كاربرد داده‌‌هاي ماهواره‌اي لندست در بررسي روند گسترش شوري اراضي كشاورزي حاشيه درياچه بختگان، استان فارس

Monitoring soil salinity around Bakhtegan lake, Fars province, Iran, using Landsat data

سابقه و هدف: شور شدن اوليه يا ثانويه اراضي از جمله قديمي ترين مشكلات زيست‌محيطي بوده و يكي از عوامل اصلي تخريب اراضي و بيابان‌زايي است. شناسايي تغييرات خاك هاي متاثر از نمك، مسير بعدي انتشار نمك و شوري‌زايي را مشخص مي كند. پژوهش حاضر با هدف بررسي روند تغييرات شوري در اراضي كشاورزي حاشيه جنوبي درياچه بختگان با استفاده از تكنيك‌هاي سنجش‌‌ از دور در دو دهه اخير انجام گرديد. مواد و روش‌ها: براي پژوهش حاضر، از داده هاي شوري موجود در گزارش هاي سال هاي 1995 و 2007 استفاده شد و براي سال 2014، نمونه برداري انجام شد. نمونه برداري به‌صورت تصادفي و مركب از عمق صفر تا 30 سانتي‌متري خاك انجام شد. هدايت الكتريكي نمونه‌ هاي خاك در عصاره 5/1:2 خاك به آب اندازه‌گيري گرديد. همچنين، تصاوير ماهواره لندست 5 مربوط به سال هاي 1995 و 2007 ميلادي و لندست 8 اخذ شده در سال 2014 استفاده شدند. همچنين تركيب‌هاي باندي كاذب براي هر سه سال با استفاده از نرم‌افزار ايلويس تهيه شد. براي به‌دست آوردن روابط بين مقادير شوري و باندهاي ماهواره‌ها ابتدا مقادير رقومي به انعكاس اتمسفري تبديل گرديد و سپس ضرايب همبستگي و معادلات به‌دست آمد. براي تمام روش ها 80 درصد داده ها براي آموزش مدل و 20 درصد براي اعتبارسنجي استفاده شد. نقشه‌هاي شوري با استفاده از اين روش‌ها تهيه، با يكديگر مقايسه و بهترين مدل ها انتخاب گرديد. يافته‌ها: نتايج نشان داد روش حداقل فاصله ماهالانوبيس با صحت عمومي 5/62 درصد براي سال 1995 و روش حداكثر احتمال با صحت 8/44 درصد براي سال 2014 بيش‌ترين دقت را براي تهيه نقشه شوري داشتند. براي سال 2007، معادله رگرسيوني خطي گام به گام صحت 85/53 درصد داشت در حالي‌كه دقت تصاوير تهيه شده از تركيب‌هاي باندي كاذب براي اين سال داراي صحت عمومي حدود 25 درصد بود. خلاصه آماري هدايت الكتريكي در سه سال مورد مطالعه نشان داد در سال 1995 بيش از 50 درصد اراضي منطقه داراي شوري كم‌تر از 2 دسي‌زيمنس بر متر هستند اما در سال 2014 بيش از 50 درصد اراضي شوري بيش از 4 دسي‌زيمنس بر متر دارند. همچنين مشاهده گرديد روند گسترش شوري از مركز دشت و اراضي اطراف درياچه به‌سمت شهر ني‌ريز بوده است. نتيجه‌گيري: نتايج پژوهش حاضر نشان داد، در طول بيست سال از مساحت خاك‌هاي با شوري كم‌تر از 4 دسي‌زيمنس بر متر كاسته و بر مساحت خاك هاي با شوري بيشتر اضافه شده است و روند گسترش شوري از درياچه به‌سمت شهر ني‌ريز بوده است. به‌نظر مي رسد با توجه به روند شور شدن اراضي، در صورت تداوم مديريت هاي فعلي زراعي و باغداري در اين منطقه و مناطق بالادست رودخانه كر، در مدت كوتاهي، باغ‌هاي احداث‌شده نيز از چرخه توليد اقتصادي خارج گردند. بنابراين، جلوگيري از گسترش خاك‌هاي شور و از بين رفتن مزارع كشاورزي و باغ هاي منطقه، همت جدي مسيولين را مي‌طلبد.

Background and Objectives: Primary and secondary soil salinization is one of the main reasons of land degradation and desertification in arid and semi-arid regions. Change detection of salt-affected soils, helps find salt distribution and salinization trends. Present study was arranged for monitoring soil salinity status of agricultural lands located on southeastern part of Bakhtegan Lake in Fars province, Iran using remote sensing techniques in last two decades. Materials and Methods: To fulfill the goal, electrical conductivity data from technical reports in years 1995 and 2007 was obtained and soil sampling was done on 2014. Composite and randomly 0-30 cm soil samples were collected. Electrical conductivity of 1:2.5 soil: water extracts were measured. Landsat 5 data scanned in 1995 and 2007 and Landsat 8 data scanned in 2014 were used. Different indices and false color composite images were calculated with ILWIS 3.3 software. For year 2014, principal component analysis was done, too. Before correlation and regression analysis, digital number of satellite bands transformed to atmospheric reflectance. 80 percent of data was used for classification of imagery data and 20 percent was used for validation the images for all procedures. Salinity maps was obtained, compared and the best model was chosen. Results: Results showed that the minimum Mahalanobis distance method (with overall accuracy of 62.5%) and maximum likelihood method (with overall accuracy of 44.8%) were the best approaches for mapping soil salinity for years 1995 and 2014, respectively, while for the year 2007, the linear regression model (with overall accuracy of 62.5%) increased the accuracy of image classification compared to other methods. Statistical description of soil EC showed that in 1995 more than 50 percent of studied area has Electrical Conductivity less than 2 dSm-1, while in 2014 more than 50 percent of the soils have EC more than 4 dSm-1. Results also showed that during 20 years, saline soils extended from soils around lake and center part of studied region to the Neyriz city. Conclusion: The present study showed that, during 20 years, the area of soils with salinity less than 4 dsm-1 reduced and the area of saline soils increased and salinity expansion was from Bakhtaran lake toward Neyriz city. According to soil salinization trend in studied site, it seems, on the case of continuation of the present land management in studied area, in a short time, the existing orchards would be out of economic cycle. Therefore, to prevent the soil salinization and the loss of farm and orchards in the region, serious efforts of authorities are required.