خلاصة:
پیشینه و هدف کربن آلی خاک در اکوسیستم های مرتعی از کارکردهای متنوعی همچون افزایش حاصلخیزی خاک، کنترل فرسایش، افزایش نفوذپذیری آب در خاک و کاهش اثرات گازهای گلخانه ای برخوردار است. ازاینرو یک شاخص کلیدی در تعیین سلامت خاک محسوب میشود که تمامی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک را تحت تأثیر خود قرار میدهد. وسعت زیاد مراتع کشور، استفاده از روشهای سنتی در برآورد کربن آلی خاک را با چالش جدی مواجه می کند. در چنین شرایطی استفاده از قابلیت های دورسنجی می تواند بهعنوان گزینه ای مناسب برای پایش کربن آلی خاک مراتع کشور مطرح باشد. پژوهش حاضر باهدف تعیین مهمترین عوامل طیفی تأثیرگذار بر کربن آلی در افق سطحی خاک در دو مرتع ییلاقی انجام شد. مواد و روش ها پژوهش حاضر در دو مرتع ییلاقی لزور و آساران انجام شد. مرتع لزور به مساحت 8150 هکتار و ارتفاع متوسط 2875 متر در محدودة طولهای شرقی 52.514 تا 52.694 درجه و عرض های شمالی 35.855 تا 35.934 درجه در استان تهران و مرتع آساران به مساحت 5642 هکتار و ارتفاع متوسط 2465 متر در محدودة طول های شرقی 53.265 تا 53.392 درجه و عرض های شمالی 35.804 تا 35.882 درجه در استان سمنان واقعشده است. در این تحقیق از اطلاعات سنجندة OLI ماهواره لندست 8 استفاده شد. پس از انجام عملیات پیشپردازش تصاویر ماهواره ای مناطق موردمطالعه، لایه های اطلاعاتی بازتابش بالای اتمسفر باندهای 2 تا 7 همراه با متغیرهای آلبیدوی سطح، شاخص رس، شاخص کربنات، شاخص اندازه ذرات، NDVI، شاخص های روشنایی، سبزینگی و رطوبت تبدیل تسلدکپ محاسبه شد. در هر یک از مناطق موردنظر، با استفاده از نقشه مدل رقومی ارتفاعی (DEM)، نقشه های شیب، جهت و طبقات ارتفاعی تهیه شد و از تلفیق سه لایه اخیر با یکدیگر، نقشه واحدهای همگن نمونه برداری حاصل گردید. نمونه برداری از خاک، با استفاده از روش نمونه برداری تصادفی طبقهبندیشده انجام شد. بدینصورت که، در هر یک از واحدهای همگن با توجه به سطح آن، به شیوه تصادفی، چند نمونه خاک از عمق صفر تا 20 سانتی متری برداشت شد و میزان کربن آلی نمونه ها با استفاده از روش والکلی- بلاک اندازه گیری شد. نتایج و بحث نتایج این تحقیق نشان داد متغیرهای طیفی مقادیر بازتابش بالای اتمسفر باندهای 2 تا 7 همراه با متغیرهای آلبیدوی سطح، شاخص رس، NDVI، شاخص های روشنایی، سبزینگی و رطوبت تبدیل تسلدکپ، همبستگی معنیداری با کربن آلی خاکدارند (0.01>p). همچنین نتایج تحلیل عاملی به روش تجزیة مؤلفه های اصلی (PCA) با مقادیر ویژه بزرگتر از یک نشان داد کل واریانس تجمعی تبیینشده بوسیلة 12 متغیر مذکور، برابر91.74 درصد است که این میزان واریانس بوسیلة دو عامل توضیح داده شد. عامل اول (رنگ خاک)، 76.6 درصد واریانس و عامل دوم (پوشش گیاهی و بافت خاک)، 15.14 درصد واریانس را تبیین کردند. نتیجه گیری نتایج این پژوهش مؤید وجود ارتباط معنیدار کربن آلی خاک سطحی با عوامل طیفی مستخرج از داده های سنجندة OLI لندست 8 در مراتع نیمه استپی موردمطالعه است. با توجه به وسعت زیاد مراتع ایران، استفاده از روش های سنتی در برآورد کربن آلی خاک به دلیل نیاز بهصرف وقت و هزینه زیاد، امکانپذیر نیست و در چنین شرایطی استفاده از قابلیت های دورسنجی می تواند بهعنوان گزینه ای مناسب برای پایش کربن آلی خاک مراتع کشور مطرح باشد.
Background and ObjectiveSoil organic carbon in rangeland ecosystems has a variety of functions such as increasing soil fertility, controlling erosion, increasing soil water permeability and, reducing the effects of greenhouse gases. Therefore, it is a key indicator in determining soil health that affects all physical, chemical, and biological properties of soil. The large area of the country's rangelands causes a serious challenge to the use of traditional methods in estimating soil organic carbon. In such situations, the use of remote sensing capabilities can be considered as a suitable option for monitoring the organic carbon of the country's rangeland soils. The aim of this study was to determine the most important spectral factors affecting topsoil organic carbon in two summer rangelands. Materials and Methods This research was carried out in two summer rangelands of Lazour and Asaran. The first rangeland (Lazour) with an area of 8150 hectares and an average height of 2875 meters is located in the range of eastern longitudes 52.514 to 52.694 degrees and northern latitudes 35.855 to 35.934 degrees in Tehran province. The second Rangeland (Asaran) with an area of 5642 hectares and an average height of 2465 meters is located in the range of eastern longitudes 53.265 to 53.392 degrees and northern latitudes 35.804 to 35.882 degrees in Semnan province. In this research, the data of the OLI sensor of the Landsat 8 satellite were used. After pre-processing satellite imagery of the studied areas, Top of Atmosphere (TOA) reflectance layers of bands 2 to 7 along with the variables of surface albedo, Clay index, Carbonate index, Grain Size index, NDVI, brightness, greenness, and wetness index of Tasseled cap transformation were calculated. In each of the target areas, using Digital Elevation Model (DEM) maps, the slope, aspect, and hypsometric maps were prepared and by combining the last three layers with each other, a map of homogeneous sampling units was obtained. Soil sampling was performed using the stratified-random sampling pattern. In this way, in each of the homogeneous units, according to its area, several soil samples were randomly taken from a depth of zero to 20 cm and the amount of organic carbon of the samples was measured using the Walkley-Black method. Results and Discussion The results of this study showed that the spectral variables of Top of Atmosphere (TOA) reflectance layers of bands 2 to 7 along with the variables of surface albedo, Clay index, NDVI, brightness, greenness, and wetness index of Tasseled cap transformation have a significant correlation with topsoil organic carbon (p Conclusion The results of this study confirm the existence of a significant relationship between topsoil organic carbon and spectral factors extracted from Landsat 8 OLI sensor data in semi-steppe rangelands. Because of the large area of rangelands in Iran, the use of traditional methods in estimating soil organic carbon is not possible due to the need to spend a lot of time and money. And in such situations, the use of Remote sensing (RS) capabilities can be considered as a suitable option for monitoring the topsoil organic carbon in the rangelands.