برآورد شاخص کمبود رطوبت و تخمین رطوبت خاک با استفاده از سنجش از دور (مطالعه موردی: دشت مشهد)

چکیده تمام نما: مطالعات متعددی تاکنون جهت تخمین رطوبت خاک با استفاده از تصاویر ماهواره ای و شاخص های مختلف پوشش گیاهی از جمله ndvi انجام گرفته است.ولی دو ضعف اساسی این مدل ها و مطالعات این است که اولا این روش ها تاکنون برای مناطقی که دارای پوشش گیاهی ضعیف و یا فاقد پوششی گیاهی هستند ناکارآمد بوده و ثانیا این روش ها عمدتا در اراضی دیم یا مراتع نتایج مناسب تری ارائه داده و در صورت فاریاب بودن اراضی نتایج دقیقی ارائه نخواهد داد. از این روی لازم است روشی ارائه شود که بتواند ضعف های مدل های موجود را جبران نماید. تمرکز این پژوهش بر برآورد رطوبت خاک برای مناطق دارای پوشش گیاهی ضعیف و یا فاقد پوشش گیاهی بوده است. مدل ذوزنقه ای دما-پوشش گیاهی قادر است با در نظر گرفتن وضعیت رطوبتی گیاه و محیط و همچنین شرایط پوشش گیاهی، با دقت مناسبی شرایط تنش آبی در گیاه را برای پوشش گیاهی ضعیف و یا فاقد پوشش گیاهی همچنین پوشش گیاهی متراکم برآورد نماید. در این پژوهش ابتدا توسط تصاویر سنجنده مودیس پهنه بندی شاخص کمبود آب (wdi) در محدوده مطالعاتی زیرمجموعه دشت مشهد در سال آبی 91-90 صورت گرفته و سپس با استفاده از رابطه تنگاتنگ این پارامتر با رطوبت خاک، رابطه ای خطی میان این دو پارامتر برازش داده شد. این منطقه در محدوده مرکزی دشت مشهد و به وسعت 1200 کیلومتر مربع در اطراف مرکز تحقیقات کشاورزی گلمکان واقع شده است. به منظور اجتناب از تصحیحات ارتفاعی در داده های زمینی و ماهواره ای و امکان تعمیم برخی از داده های نقطه ای به کل منطقه مورد مطالعه، محدوده جغرافیایی این منطقه به گونه ای انتخاب شد که اولا ایستگاه گلمکان در مرکز آن قرار گیرد ثانیا تا حد امکان در محدوده دشت و هموار باشد. داده های رطوبت خاک در این ایستگاه به صورت هفتگی و نقطه ای در 5 عمق 5، 10، 20، 30 و 50 سانتی متری از سطح زمین به وسیله دستگاه tdr اندازه گیری می شود. شاخص کمبود آب برای محاسبه مختصات چهار راس ذوزنقه دما-پوشش گیاهی از رابطه توازن انرژی پنمن- مانتیث استفاده کرده و چهار ترکیب مختلف حدی دما و پوشش گیاهی را محاسبه می نماید. در روابط ارائه شده توسط موران و همکاران به منظور ترسیم مختصات شکل ذوزنقه ای به برخی اندازه گیری های میدانی برای به دست آوردن پارامترهای تابش خالص، کمبود فشار بخار، دمای هوا و سرعت باد نیاز است. برای اجرای الگوریتم ذوزنقه ای دما- پوشش گیاهی لازم است دمای سطح زمین به ازای هر پیکسل محاسبه شود که از طریق یک فرآیند سعی و خطا مقدار ts و در نتیجه سایر پارامترها برای هر یک از چهار راس ذوزنقه به ازای هر پیکسل به دست می آید. برازش رابطه خطی میان دو پارامتر رطوبت خاک و شاخص تنش آبی در محدوده مرکز تحقیقات گلمکان در عمق 5 سانتی متری از سطح خاک، با توجه به ضریب همبستگی 93% نشان دهنده همبستگی نسبتا زیاد این دو پارامتر به یکدیگر است. همچنین ضریب همبستگی 81% در برازش رابطه خطی مربوط به شاخص تنش آبی و رطوبت خاک در عمق 10 سانتی متری از سطح خاک، اولا حاکی از وجود همبستگی میان این دو پارامتر بوده و ثانیا کاهش مقدار این ضریب نسبت به ضریب همبستگی رابطه خطی برای عمق 5 سانتی متر نشان دهنده عدم تصادفی بودن این رابطه و تطابق قابل قبول آن با شرایط طبیعی است. هم روندی بارندگی و رطوبت نسبی هوا با مقادیر میانگین شاخص کمبود آب حاکی از انطباق مناسب این شاخص با وضعیت رطوبتی منطقه و پوشش گیاهی می باشد. نتایج حاکی از آن است که چنانچه داده های اندازه گیری شده کافی در اختیار باشد، مقادیر محاسبه شده برای شاخص تنش آبی گیاه از روندی منطقی و مطابق با شرایط واقعی زمین و گیاه برخوردار خواهد بود.