كاربرد شاخص تنوع طيفي در ارزيابي تخريب مراتع استان خراسان شمالي

Application of spectral diversity index for rangeland degradation assessment in North Khorasan province

هدف مطالعه حاضر استفاده از شاخص تنوع طيفي به‌نام شاخص انحراف معيار متحرك (MSDI) به‌منظور شناسايي و ارزيابي مراتع تخريب يافته و تخريب نيافته بر اساس ناهمگني چشم‌انداز است. با توجه به نحوه بهره‌برداري سه منطقه با سطح نمونه‌برداري 100 پيكسل و داراي پوشش گياهي و همچنين خاك و پستي و بلندي مشابه شامل: منطقه قرق (مراتع پارك ملي ساريگل)، مراتع با چراي متوسط و چراي مفرط در خراسان شمالي انتخاب شد. شاخص MSDI با عبور يك فيلتر 3×3 باند 3 تصوير سنجنده TM سال 1388 به‌دست آمد. براي ارزيابي كارايي MSDI شاخص گياهي پركاربرد NDVI با استفاده از باندهاي 3 و 4 محاسبه شد. نتايج نشان داد كه مرتع با چراي مفرط بيشترين مقدار ميانگين MSDI و كمترين مقدار ميانگين NDVI را نسبت به مراتع متوسط و قرق داشت. اختلاف مقدار MSDI در مرتع با چراي مفرط (11)، مرتع با چراي متوسط (8) و مرتع قرق (6) و براي NDVI به‌ترتيب 054/0، 066/0 و 053/0 براي سه منطقه به‌دست آمد. با توجه به نتايج آزمون T-test شاخص MSDI تفاوت معني داري بين سه نوع مرتع نشان داد (p-value < 0.01) در صورتي‌كه شاخص NDVI به دليل اثرات خاك زمينه قادر به تفكيك منطقه چراي متوسط از چراي مفرط نبود (p-value > 0.01). به‌طور كلي نتايج تحقيق مويد اين مطلب است كه شاخص MSDI نسبت به NDVI شاخص حساستري نسبت به تخريب مراتع و ناهمگني چشم انداز است و مي‌تواند به‌عنوان يك روش مناسب و كارا براي شناسايي و ارزيابي تخريب اراضي در مراتع كشور به‌كار رود.

This study aimed to use a remotely-sensed spectral diversity index called Moving Standard Deviation Index (MSDI) for identifying and assessment of degraded and non-degraded rangelands based on landscape heterogeneity. According to the utilization of rangelands, three sites including reference site (Sarygol National Park), medium grazed site, and over-grazed site with a sampling area of 100 pixels and with similar vegetation, soil type and landform were selected in North Khorasan province. The MSDI index was derived by passing a 3×3 moving standard deviation filter across the 2009 Landsat TM band 3 (red reflectance). To assess the performance of MSDI technique, the widely-used normalized difference vegetation index (NDVI) was also calculated using band 3(red reflectance) and band 4 (near-infrared reflectance). Results showed that over-grazed rangeland had higher mean MSDI and lower NDVI values than medium-grazed and reference site. MSDI difference value was highest in over-grazed rangeland (11), followed by medium-grazed (8) and reference site (6). The results for NDVI index were 0.053, 0.066, and 0.054, respectively. According to T-test statistical analysis, MSDI showed significant differences (p < 0.001) between all rangeland sites but NDVI was unable to separate medium-grazed and over-grazed rangelands (p > 0.01) due to soil background effects. The results of this study indicate that the MSDI in contrast with NDVI is more sensitive to rangeland landscape degradation and heterogeneity; therefore, it can be used as an appropriate method for assessment of rangeland degradation in Iran.