مدل‌سازی تولید گیاهی بر اساس عوامل آب و هوایی و شاخص‌های خشکسالی در مراتع منتخب استان‌های مرکزی و قم

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

پیش‌بینی تولید گیاهی و استراتژی‌های مدیریتی مناسب نیاز به شناخت عوامل آب‌ و‌ هوایی اصلی در مناطق مختلف دارد. هدف از انجام این تحقیق مقایسه تولید علوفه در مناطق مختلف بر اساس عوامل آب و هوایی و شاخص‌های خشکسالی است. این مناطق شامل دو منطقه در استان مرکزی و دو منطقه در استان قم می‌باشند. عوامل آب و هوایی مورد بررسی شامل بارندگی، دما و تبخیر و تعرق و شاخص‌های خشکسالی شامل شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص شناسایی خشکسالی (RDI) می‌باشند. برای هر یک از متغیرها، سی و سه دوره‌ی زمانی مختلف، شامل: دوره‌های یک‌ماهه تا نه‌ماهه در نظر گرفته شده‌است. با توجه به ‌تعداد زیاد متغیرهای مستقل از روش تجزیه به مؤلفه‌های اصلی (PCA) برای کاهش حجم داده‌ها استفاده شد. رابطه تولید علوفه مرتع با هریک از عوامل آب‌ و هوایی و شاخص‌های خشکسالی با استفاده از روش‌های رگرسیونی چند متغیره شامل stepwise وbestsubset مدل‌سازی شد. علاوه‌براین، رابطه تولید مرتع با همه این عوامل به صورت یک مدل ترکیبی مورد بررسی قرار گرفت. برای انتخاب مدل از معیارهای ارزیابی خطا استفاده شد. در نهایت در مناطق رودشور، باغیک و قره‌سو به ترتیب مدل‌هایی که بر اساس تبخیر و تعرق (99/0=r Kg,7/7RMSE=)، شاخص شناسایی خشکسالی (99/0=r Kg,1/3RMSE=) و بارندگی (99/0=Kg, r0/4RMSE=) تولید را پیش‌بینی می‌نمایند، به عنوان مدل‌ مناسب پیش‌بینی تولید علوفه مرتع در هر منطقه انتخاب شدند. ضمن آن‌که در منطقه اراک مدلی که ترکیبی از عوامل آب ‌و هوایی (99/0=Kg, r2/0RMSE=) است، به عنوان بهترین مدل‌ انتخاب شد. به‌طور کلی ارتباط تولید مرتع با وضعیت خشکسالی بر اساس شاخص شناسایی خشکسالی قوی‌تر از ارتباط آن با بارندگی و دما است. همچنین به‌منظور برآورد تولید مرتع، شاخص شناسایی خشکسالی نسبت به شاخص بارش استاندارد شده از دقت بیشتری برخوردار است. زیرا، این شاخص به‌طور هم‌زمان وضعیت بارندگی و تبخیر و تعرق را در نظر می‌گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Modeling Plants Yield Based on Climatic Factors and Drought Indices in Selected Sites of the Provinces of Markazi and Qom in Iran

نویسنده [English]

  • abolfazl Mosaedi
چکیده [English]

Prediction of precise forage production and proper management strategies requires identifying key climatic factors in different regions. The objective of this research is to compare forage production in different region based on climatic factors and drought indices. The study sites include Arak, Roudshore, Baghic, and Gharahso in Central and Qom provinces. Climatic factors and drought indices include precipitation, temperature, evapotranspiration, standardized precipitation index (SPI), and Reconnaissance Drought Index (RDI). For each climatic variable/or indices, 33 time periods of 1, 2, 3, 4, 6, and 9-month were specified. We have used Principle Component Analysis to decline the number of variables and then, the appropriate time periods were selected. By using stepwise and best subset, the relationship between forage production and each of the climate factors and indices was modeled. To select model, assessment statistics of R, MBE, RMSE, MARE, and IPE were used. Finally, to predict forage production in Roudshore, Baghic, and Gharahso sites, models based on evapotranspiration (RMSE=7.7, r=0.99), RDI (RMSE=3.1, r=0.99) and precipitation (RMSE=4.0, r=0.99) were selected respectively. The best model was based on the combinations of climatic factors and drought indices (RMSE=0.2, r=0.99) for Arak. In general, the relation between forage production and drought condition based on RDI is stronger than its relationship with precipitation and temperature. As we have used precipitation and evapotranspiration simultaneously in RDI, so this index is more precise than SPI.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Forage production
  • Precipitation
  • temperature
  • Evapotranspiration
  • Drought indices