بررسی کارایی روش ثبت کمی پدیده‌شناسی در مقایسه با سایر روش های موجود در گونه زیتون (OleaeuropaeaL.)

نوع مقاله: علمی- پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مرتع‌داری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان

2 استادیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

وقایعی که به‌صورت ادواری در زندگی موجود زنده رخ می‌دهند، در مطالعه پدیده‌شناسی بررسی می‌شوند. دانستن رویدادهای پدیده‌شناختی برای بسیاری از مطالعات و بررسی‌ها از جمله اجرای طرحهای جنگل‌داری و تیپ‌بندی در جنگل‌شناسی، تجدیدحیات طبیعی، تنظیم برنامه‌های چرای دام، انتخاب گونه در احداث پارک و آرایش باغ اهمیت دارد. مشکلات عمده تغییرات اقلیمی در جهان موجب توجه روزافزون به پدیده‌شناسی و توسعه مطالعات در این زمینه شده است. براساس منابع موجود، دو روش اصلی ثبت رویدادهای پدیده‌شناسی شامل روش توصیفی و روش سنجش از دوری وجود دارد. در این مقاله محاسن و معایب این روشها بررسی و همچنین کارایی روش نوین کمی براساس تغییرات رنگ برگها و میوه‌ها با استفاده از یک مطالعه موردی بر روی گونه زیتون (Olea europaea L.) مورد بررسی قرار گرفت. در روش پیشنهادی، عکس‌برداری از اجزای گیاهی (برگ و میوه) در طول فواصل زمانی حداقل هر دو هفته یک بار صورت گرفت. با استفاده از نرم‌افزار فتوشاپ، رنگ اجزای گیاهی یکنواخت شده و سپس رقم کانال رنگی آنها تعیین گردید. سپس درصد هر یک از کانال‌های رنگ تعیین شد و نمودار آنها در طول زمان مورد تحلیل قرار گرفت. نتیجه اجرای این روش، تعیین زمان دقیق تحولات گیاهی را در پی داشت. از طریق تحلیل عکسهای سری زمانی اجزای گیاهی، تغییرات رنگ برگ و میوه تعیین می‌شود، بنابراین می‌توان تغییرات پدیده‌شناسی را به‌صورت کمی بررسی نمود. کمی‌سازی رنگ و تغییرات آن با کانال‌های رنگی قرمز- آبی- سبز (RGB) در وقایع پدیده‌شناسی، ضمن تسهیل بیان این خصوصیت کیفی، امکان تبادل نتایج حاصل از تحقیق را به‌صورت کمی فراهم می‌نماید. در روش توصیفی که متداولترین روش ثبت پدیده‌شناسی است، نظریات مشاهده‌گر تا حد زیادی می‌تواند سبب بروز خطاهایی در زمان مشاهده و ثبت مراحل گردد. روش سنجش از دوری برای پایش شرایط محیطی در سطح وسیع و پایش واکنش پوشش گیاهی به تغییرات اقلیمی جهانی مناسب است، ولی در حال حاضر برای مطالعه در سطوح کوچک مناسب نیست. روش کمی نوین اشاره شده، علاوه بر تعیین زمان دقیق هر یک از مراحل پدیده‌شناسی، می‌تواند در سایر حوزه‌های علوم از جمله خاک‌شناسی، زمین‌شناسی، باغبانی و غیره نیز بکار رود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluating a proposed quantitative method to record plants phenological stages in comparison with other approaches for Olive species (Olea europaea L.)

نویسندگان [English]

  • 'Atefeh Shahbazi 1
  • Sayyed Hamid Matinkhah 2
  • Hoseyn Bashari 2
1 M.Sc. student of range management, Faculty of Natural Resources, Isfahan University of technology
2 Assistant Prof., Faculty of Natural Resources, Isfahan University of technology
چکیده [English]

Phenology describes the phenomena that happen periodically in the life of living creatures. The differences between the appearance of this phenomena result in phenology behavioral patterns. The phonological studies are important for many applications such as typology in silviculture, afforestation, natural regeneration, livestock grazing planning, and species selection for park designing and decorating. Detecting changes in phenology of plant species receives more attention due to undergoing current climate changes studies. According to the literature, there are two main methods for registering phonological events including descriptive and remote sensing approaches. In this paper the advantages and disadvantages of these methods are discussed, and a new quantitative method based on the leaves and fruits colours changes is proposed. A case study on Olea europaea L. was used to describe the quantitative methods. In the proposed quantitative method, imaging of the plant parts (Leaf and fruit) was done in every other week intervals. Using smudge tools in Photoshop software, the colour of each part of the plant were uniformed and their RGB digits were assessed. Then the percentage of each colour channels was determined and their diagrams of changes during the time were analyzed. This method results in an exact determination of the plant transformation. The studied method analyzes image series of plant parts to detect color changes; hence, it provides a base to study of phenological changes in a quantitative manner. By detecting the RGB digital number, it is easy to report the exact color and it provides a comparable bases. Descriptive method is the most common way for phenology studies. In this method, viewpoints of the observer extremely affect the result and may cause misreporting during an observation or recording. The remote sensing method is more appropriate to be used in large scales environmental condition monitoring programs and also for vegetation responses to universal continental changes. This method is not suitable for small scales studies. The RGB based reporting system can be useful in other field of studies such as pedology, geology, horticulture and so on.

کلیدواژه‌ها [English]

  • phenology
  • descriptive recording
  • quantitative recording
  • RGB
- آل ابراهیم، م.، میقانی، ف.، محصل، م. و باغستانی، م.، 1388. بررسی فنولوژی علف هرز تلخه (Acroptilon repens) براساس درجه- روز رشد. مجله آفات و بیماریهای گیاهی، 77 (2): 136-119.

- ابن‌عباسی، ر. و معروفی، ح.، 1387. تعیین ارزش غذایی گیاه علوفه‌ای جاشیر (Prangos ferulacea) در مراحل مختلف فنولوژی در مراتع سارال کردستان. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 15 (3): 422-415.

- اکبری‌نیا، ا. و فرج‌الهی، ا.، 1380. بررسی مراحل فنولوژیکی تعدادی از گیاهان دارویی در قزوین. تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 8: 25-17.

- تجلی، ع. و صادقی‌پور، ا.، 1389. بررسی تأثیر مراحل فنولوژیک بر میزان درصد و ترکیبات اسانس گیاه Stachysschtschegleevii. مجله مرتع، 4 (1): 137-130.

- جوانشیر، ک.، 1370. جزوه درسی درخت‌شناسی. دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، 46 صفحه.

- خاتم‌ساز، م.، 1363. فنولوژی درختان و درختچه‌های آربوراتوم نوشهر. مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع. شماره 32، 98 صفحه.

- زارع‌زاده، ع.، میروکیلی، س.م. و عرب‌زاده، م.، 1386. بررسی فنولوژی و سازگاری گیاهان دارویی کشت شده در کلکسیون استان یزد. تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 23 (2): 217-204.

- سعیدفر، م. و راستی، م.، 1379. بررسی فنولوژی گیاهان مهم مرتعی در منطقه حناء سمیرم، اصفهان. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 17 (2):120-78.

- علی‌خواه اصل، م.، آذرنیوند، ح.، ارزانی، ح.، جعفری، م. و زارع چاهوکی، م.، 1388. رابطه خوشخوراکی با نسبت وزنی برگ و ساقه در مراحل مختلف فنولوژی. مجله مرتع، 3 (2): 257-246.

- قاسمی، ر.، مدیررحمتی، ع.، همتی، ا.، اسدی، ف. و کلاگری، م.، 1387. بررسی فنولوژی کلن‌های مختلف صنوبرPopulus deltoides و Populus euramericana درکلکسیون پایه مادری کرج طی سالهای ۱۳۶۵ تا ۱۳۸۳. تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 16 (3):      407-390.

- متین‌خواه، س.ح.، 1385. بررسیفنولوژی (ظهورشناسی) سی و پنج گونه درختی و درختچه‌ای در شهر اصفهان. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 10 (4 ب):  516-503.

- نقدی بادی، ح.، حقیری، ع.، مکی‌زاده تفتی، م.، اهوازی، م. و بقالیان، ک.، 1385. بررسی امکان کاشت تعدادی از گونه‌های دارویی غیر بومی ایران در منطقه کرج. تحقیقات گیاهان دارویی و معطر ایران، 22 (2):      171-169.

- Chmielewski, M.F. and Rotzer, T., 2001. Response of tree phenology to climate change across Europe. Agricultural and Forest Meteorology, 108 (2):   101-112.

- Chuine, I., Cour, P. and Rousseau, D.D., 1998. Fitting models predicting dates of flowering of temperate-zone trees using simulated annealing. Plant, Cell and Environment, 21: 455-466.

- Crimmins, M.A. and Crimmins, T.M., 2008. Monitoring plant phenology using digital repeat photography. Environmental Management, 41: 949-958

- Delbart, N., Thuy, T., Kergoat, L. and Fedotova, V., 2006. Remote sensing of spring phenology in boreal regions: A free of snow-effect method using NOAA-AVHRR and SPOT-VGT data (1982-2004). Remote Sensing of Environment, 101:     52-62.

- Goetz, S.J., Bunn, A.G., Fiske, G.J. and Houghton, R.A., 2005. Satellite observed photosynthetic trends across boreal North America associated with climate and fire disturbance. Proceedings of the National Academies of Science, 102 (38):     13521-13535.

- Hicke, J.A., Asner, G.P., Randerson, J.T., Tucker, C., Los, S. and Birdsey, R., 2002. Satellite-derived increases in net primary productivity across North America, 1982-1998. Geophysical Research Letters, 29: 69 (1-4).

- Jeremy, I., Fisher, J. and Mustard, F., 2007. Cross-scalar satellite phenology from ground, Landsat, and MODIS data. Remote Sensing of Environment, 109: 261-273.

- Myneni, R.B., Hall, F.G., Sellers, P.J. and Marshak, A.L., 1995. The interpretation of spectral vegetation indexes. IEEE Trans. Geosci. Remote Sens., 33: 481-486.

- Myneni, R.B., Keeling, C.D., Tucker, C.J., Asrar, G. and Nemani, R.R., 1997. Increased plant growth in the northern high latitudes from 1981 to 1991. Nature, 386: 698-702.

- Myneni, R.B., Tucker, C.J., Asrar, G. and Keeling, C.D., 1998. Interannual variations in satellite-sensed vegetation index data from 1981 to 1991. Journal of Geophysical Research, 103 (D6):    6145-6160.

- Nagao, A., Koji, K. and Yoshiaki, H., 2000. Phenology detection of forest area using satellite data. GIS development. Proceedings, ACRS, 2000, http://www.gisdevelopment.net/aars/acrs/2000/ps2/ps213.asp

- Parmesan, C. and Yohe, G., 2003. A globally coherent fingerprint of climate change impacts across natural systems. Nature, 421: 37-42.

- Potter, C., Klooster, S., Myneni, R.B., Genovese, V., Tan, P.N. and Kumar, V., 2003. Continental-scale comparisons of terrestrial carbon sink estimated from satellite data and ecosystem modeling 1982-1998. Global and Planetary Change, 39: 201-213.

- Richardson, A.D., Jenkins, J.P., Braswell, B.H., Hollinger, D.Y., Ollinger, S.V. and Smith, M.L., 2007. Use of digital webcam images to track spring green-up in a deciduous broadleaf forest. Oecologia, 152: 323-334.

- Root, T.L., Price, J.T., Hall, K.R., Schneider, S.H., Rosernzweig, C. and Pounds, J.A., 2003. Fingerprints of global warming on wild animals and plants. Nature, 421: 57-60.

- Schwartz, M.D., 2003. Manual for phenological observers. Wisconsin phenological Society, 24 p.

- Slayback, D.A., Pinzon, J.E., Los, S.O. and Tucker, C.J., 2003. Northern hemisphere photosynthetic trends 1982-99. Global Change Biology, 9: 1-15.

- Tucker, C.J., Slayback, D.A., Pinzon, J.E., Los, S.O., Myneni, R.B. and Taylor, M.G., 2001. Higher northern latitude normalized difference vegetation index and growing season trends from 1982 to 1999. International Journal of Biometeorology, 45: 184-190.

- Walther, G.R., Post, E., Convey, P., Menzel, A., Parmesan, C. and Beebee, T.J.C., 2002. Ecological responses to recent climate change. Nature, 416: 389-395.

- Wang, Q. and Tenhunen, J.D., 2004. Vegetation mapping with multitemporal NDVI in North Eastern China Transect (NECT). Int. J. Appl. Earth Observ. Geoinform, 6: 17-31.

- Zhou, L., Tucker, C.J., Kaufmann, R.K., Slayback, D., Shabanov, N. and Myneni, R.B., 2001. Variations in northern activity inferred from satellite data of vegetation index during 1981 to 1999. Journal of Geophysical Research, 106: 20069-20083.