بررسی وضعیت تنش آبی گیاهان شمال ایران تحت تاثیر اعمال قرنطینه در پاندمی ویروس کووید-19

سابقه و هدف: با توجه به اینکه بروز تنش آبی در گیاهان و محصولات کشاورزی تحت تاثیر وقوع خشک‌سالی، افزایش دمای جهانی، افزایش جمعیت و رشد جزایر گرمایی شهری است، عدم تردد و فعالیت جامعه بشری در طبیعت در اثر اعمال قرنطینه‌ مرتبط با پاندمی ویروس کووید- 19 می‌تواند به‌عنوان عاملی برای کاهش تنش آبی گیاهان در نظر گرفته شود. از آنجاییکه تنش آبی گیاهان و محصولات کشاورزی به‌طورمعمول با پاسخ‌های فیزیولوژیک گیاه در اثر کمبود آب ناشی از کمبود رطوبت خاک یا تقاضای زیاد تبخیر در جو توصیف می‌شود، تحلیل و پردازش تصاویر سنجش از دور می‌تواند برای تشخیص تغییرات گیاهان مورداستفاده قرار گیرد. لذا استفاده از داده‌های سنجش‌ازدور به‌عنوان یک ابزار سریع و اقتصادی در پایش تغییرات اقلیمی رخ داده در مدت پاندمی ویروس کووید- 19 موردتوجه قرارگرفته است. مواد و روش‌ها: به دنبال اعمال قرنطینه در ایران و در پی پاندمی ویروس کووید- 19، در این تحقیق وضعیت تنش آبی گیاهان در بهار سال 1399 نسبت به سه سال قبل از آن ارزیابی شده است. بدین منظور از باندهای طیفی مرئی، مادون‌قرمز نزدیک و مادون‌قرمز موج‌کوتاه تصاویر چندطیفی ماهواره سنتینل2 برداشت شده از منطقه‌ای در شرق استان مازندران و در سال‌های 1396 تا 1399 استفاده گردید. ابتدا، با ترکیب شاخص‌های اختلافات نرمال پوشش گیاهی در محدوده‌های مادون‌قرمز نزدیک و مادون‌قرمز موج‌کوتاه، نقشه پوشش گیاهی منطقه تولید شد. سپس، سه شاخص تنش آبی گیاهی srwi، ndwi و siwsi در مناطق گیاهی موجود در نقشه پوشش گیاهی محاسبه شده و درصد پیکسل‌های پوشش گیاهی که تحت تنش آبی هستند، براساس این شاخص‌ها و در هر یک از سال‌های 1396 تا 1399 تعیین گردید.یافته‌ها: نتایج حاصل از پایش وضعیت تنش آبی گیاهان در منطقه موردمطالعه در این تحقیق گویای این واقعیت است که علیرغم کاهش 35 درصدی میزان بارندگی سالیانه در سال آبی 99-1398 نسبت به مدت مشابه آن در سال آبی گذشته، درصد پیکسلهای تحت تنش آبی براساس هریک از سه شاخص محاسبه شده در حدود 2 درصد کاهش داشته است و به‌طورکلی مساحت منطقه تحت تنش آبی نسبت به مساحت کل نواحی پوشش گیاهی این منطقه نیز یک درصد کاهش را نشان می‌دهد.نتیجه‌گیری: نتایج تحلیل نشان‌دهنده این واقعیت بود که از سال 1396 تا سال 1398 میزان بارندگی سالیانه یک عامل اثرگذار در افزایش یا کاهش درصد پیکسل‌های تحت تنش آبی به‌ویژه در شاخص محتوای آب برگ گیاه (ndwi) بوده است. نکته حائز اهمیت در تحلیل نتایج سال 1399 این است که علی‌رغم کاهش 35 درصدی میزان بارندگی سالیانه، نتایج هر سه شاخص طیفی، کاهش تنش آبی را در منطقه نشان می‌دهند که می‌توان آن را به عنوان یکی از تاثیرات اعمال قرنطینه و محدودیت ورود وسایل نقلیه و مسافران به استان مازندران درنظر گرفت.

Investigation of the plants’ water stress status in north of Iran under Covid-19 virus pandemic

Background and objectives: As the occurrence of water stress in plants and agricultural crops is affected by the drought, global warming, population growth and the urban heat islands, the lack of traffic and human activities in natural environment during the Covid19 virus pandemic can be considered as a factor reducing plants’ water stress. As water stress is typically described by physiological plant responses to water deficiency due to the lack of soil moisture or high demand for evaporation in the atmosphere, the use of remote sensing data as a rapid and economical tool in monitoring climate change during Covid19 virus pandemic has been considered. Materials and methods: In this study, the efects of applying the limitations according to the Covid19 virus is investigated on the plants water stress status in the spring of 2020 compared to three years ago. For this purpose, visible, nearinfrared and short wavelenght infrared spectral bands of Sentinel2 multispectral satellite images taken from a region in the east of Mazandaran province and in the 2017 to 2020 time interval were used. In the first step of the proposed method in this paper, by combining the normalized difference vegetation indices in nearinfrared and shortwavelength infrared ranges, a vegetation map of the study area was produced. Then, three water stress indices of SRWI, NDWI and SIWSI in the vegetation map were calculated and the percentage of vegetation pixels that are under water stress was estimated in the 2017 to 2020 time interval. Results: The obtained results of monitoring the plants water stress status in the study area in this research indicate the fact that despite a 35% decrease in annual rainfall in the rainy year of 20192020 compared to the same period in the last rainy year, the percentage of pixels under water stress has decreased by about 2%. In general, the area under water stress shows a decrease of one percent compared to the total vegetation area. Conclusion: The results of the analysis showed that from 2017 to 2019, the annual rainfall was an effective factor in increasing or decreasing the percentage of pixels under water stress, especially in the plant leaf water content index (NDWI). An important point in analyzing the results of 2020 is that despite a 35% reduction in annual rainfall, the results of all three spectral indicators show a decrease in water stress in the region, which is one of the main effects of limitations and restricting the entry of vehicles and passengers to Mazandaran province and as a result the temperature has decreased.