بررسی روند تغییرات تولید خالص اولیه در مراتع استان البرز

سابقه و هدف: تولید خالص اولیه (npp) از مولفه‌های مهم در چرخه کربن بوده و از نظر ذخیره کربن و ارزیابی کارکرد اکوسیستم مولفه کلیدی می‌باشد. همچنین اندازه‌گیری بارش و دما دو مولفه مهم در بررسی پایداری اقلیمی هر منطقه می‌باشد. درک الگوهای تغییرات زمانی و مکانی npp و تعامل آن با عوامل مختلف اقلیمی و انسانی در طی چند دهه گذشته مورد توجه مطالعات مربوط به حوزه تغییرات جهانی بوده است. پیشرفت داده‌های سنجش ‌از دور، که به طور اصولی شاخص‌های اکولوژیکی را در مقیاس‌های مختلف تولید می‌کنند، فرصتی مناسب به منظور برآورد npp در مقیاس چشم‌انداز و منطقه‌ای، با هزینه مناسب و روش دقیق فراهم می‌کند. مواد و روش‌ها: در این پژوهش روند  تغییرات زمانی و مکانی npp تحت تاثیر مولفه‌های دما و بارش در دوره 2006 تا 2020 در استان البرز بررسی شد. به این منظور ابتدا نقشه‌های npp در محدوده استان البرز از محصول mod17a3hgf سنجنده مودیس با قدرت تفکیک زمانی سالانه و مکانی 500 متر از سال 2006 تا 2020 استخراج شد. همچنین نقشه کاربری و پوشش اراضی استان البرز از نقشه تهیه شده توسط سازمان منابع طبیعی و آبخیزداری ایران، تهیه شد که بر اساس آن، 9 طبقه شامل: اراضی مسکونی، پهنه‌های آبی، اراضی کشاورزی آبی، اراضی کشاورزی دیم، اراضی باغی، مرتع خوب، مرتع متوسط و مرتع فقیر و نیز اراضی بدون پوشش گیاهی در محدود مطالعاتی وجود دارد. سپس با استفاده از آزمون من-‎‌کندال و رگرسیون خطی در نرم‌افزار terrset روند تغییرات npp و میزان اثر دما و بارش بر آن و همچنین میزان همبستگی آن با این پارامترهای اقلیمی مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از مدل‌ساز روند زمین یا etm (earth trends modeler) نرم‌افزار terrset استفاده شد. همچنین برای تحلیل همبستگی نقشه‌های npp با دما و بارش، مناطق مسکونی و پهنه آبی در محدوده استان البرز ماسک شده و در نظر گرفته نشد و در نهایت میانگین ضریب همبستگی نقشه‌های npp با نقشه‌های دما و بارش طبقه‌بندی شد.نتایج : نتایج نشان داد که در طی دوره مورد مطالعه، در سال‌های 2008 و 2014 میزان بارش کاهش داشته و بر میزان npp در کاربری‌های مختلف اثرگذار بوده و سبب کاهش آن شده است. از طرفی میزان بارش از سال 2017 تا 2020 روند افزایشی را نشان داد که این موضوع سبب افزایش میزان npp در کاربری‌های مختلف شد. میزان تغییرات دما در کاربری‌های مختلف در طی دوره مطالعاتی تفاوت چشمگیری را نشان نداد، به همین دلیل همبستگی بین npp و دما قوی نبود. همچنین بیشترین میزان npp در بین کاربری‌های مختلف، در اراضی کشاورزی آبی و کمترین آن در اراضی بدون پوشش بود. تغییرات npp در اکثر نواحی استان البرز بدون روند، در بخش‌های شمالی و قسمت‌هایی از جنوب با گذشت زمان روند تغییرات npp صعودی و در بخش‌های مرکزی این روند نزولی است. همبستگی میزان تغییرات npp با گذشت زمان نشان داد که نواحی شمالی همبستگی مثبت و قوی‌تری نسبت به نواحی مرکزی و جنوبی دارد و شدت تغییرات npp در واحد زمان در نواحی شمالی و به خصوص در شمال غرب و نیز نواحی مرکزی و جنوبی دارای شدت تغییرات بالاتری هستند. همچنین نواحی شرقی و بخش عمده نواحی جنوبی استان دارای شدت تغییرات کمتری نسبت به دیگر نواحی است.نتیجه‌گیری: نتایج روند تغییرات npp در اثر بارش سالانه نشان داد که در طی 15 سال اخیر میزان npp در بخش‌های مرکزی و جنوبی بیشتر از نواحی شمالی تحت تاثیر بارش سالاته بوده است. دلیل این امر اقلیم و شرایط محیطی این نواحی بوده که در رشته کوه البرز واقع شده است و تنش‌های اقلیمی کمتری نسبت به مناط جنوبی استان دارد. از طرفی روند تغییرات npp با دما نتایج برعکس را نشان داد. به طور کلی در نیمه شمالی استان نسبت به نیمه جنوبی مقدار npp بیشتر تحت تاثیر دما قرار دارد. به طور کلی بالا بودن همبستگی npp با بارش و مقادیر پایین همبستگی npp با دما در بخش‌های جنوبی استان به دلیل اقلیم خشک و نیمه‌خشک این نواحی مربوط می‌شود.  در آخر می‌توان گفت به‌طور کلی npp در استان البرز تحت تاثیر عوامل اقلیمی بارش و دما تغییر می‌کند. بنابراین در اجرای طرح‌های حفاظت و احیا پوشش گیاهی باید به نوسانات دما و بارش به عنوان دو مولفه مهم اقلیمی توجه ویژه داشت. 

investigating the trend of npp changes in vegetation cover of alborz province

background and objectives: primary net production (npp) is a crucial component of the carbon cycle, key to carbon storage and evaluating ecosystem functions. rainfall and temperature are essential elements in studying climatic stability in any region. understanding temporal and spatial changes in npp and its interaction with various climatic factors over the past decades has been central to global change studies. advances in remote sensing data offer a cost-effective and accurate method to estimate npp at landscape and regional scalesmethodology: this study examined the trend of spatiotemporal changes in npp under the influence of climatic factors (temperature and precipitation) from 2006 to 2020 in alborz province. npp maps were extracted from the mod17a3hgf product of modis, with annual and spatial resolutions of 500 meters. the land use/land cover (lulc) map for alborz province was generated based on data from the natural resources and watershed management organization of iran, comprising nine categories: residential lands, water bodies, irrigated agricultural lands, rainfed agricultural lands, garden lands, good, medium, and poor rangelands, and lands without vegetation. the trend of npp changes and its correlation with temperature and rainfall were investigated using the mann-kendall test and linear regression in terrset software’s earth trends modeler. residential areas and water bodies were masked and excluded from correlation analysis. finally, the average correlation coefficients of npp with temperature and rainfall were classified.results: the results indicated that rainfall decreased in 2008 and 2014, reducing npp in various lulc types. conversely, precipitation increased from 2017 to 2020, leading to a rise in npp in these lulc types. the temperature changes across different lulc types were not significant, resulting in a weak correlation between npp and temperature. the highest npp values were observed in irrigated agricultural lands, and the lowest in bare lands. npp changes in most areas of alborz province showed no trend; however, an increasing trend was noted in the northern and southern parts, while a decreasing trend was observed in the central parts. the correlation of npp changes over time revealed a stronger positive correlation in the northern parts compared to the central and southern parts. the northern regions, especially the northwest, exhibited a higher intensity of npp change than the central and southern regions. in contrast, the eastern and most southern areas showed less change.conclusion: over the past 15 years, npp in the central and southern parts of alborz province has been more affected by annual rainfall than in the northern areas, due to the climatic and environmental conditions of the alborz mountain range, which experience fewer climatic stresses than the southern regions. in contrast, npp changes due to temperature showed the opposite results. the northern parts of the province were more affected by temperature changes than the southern parts. the high correlation between npp and precipitation and the low correlation with temperature in the southern parts are related to the arid and semi-arid climate of these areas. overall, npp in alborz province is generally influenced by climatic factors of rainfall and temperature. conservation and restoration efforts should prioritize temperature and precipitation fluctuations as significant climatic factors.