SUPERVISOR
Mohammad reza Vahabi,Mostafa Tarkesh esfahani,Saeed Pourmanafi
محمدرضا وهابی (استاد راهنما) مصطفی ترکش اصفهانی (استاد راهنما) سعید پورمنافی (استاد مشاور)
STUDENT
Nafiseh Monsef
نفیسه منصف
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Investigation of species response curves and potential habitat of Astragalus verus Olivier in the west of Isfahan
The lack of quantitative information on plant species distribution and their response to environmental factors, lack of species distribution map on long to, advances in the environment layers production (GIS, remote sensing and statistics), caused species distribution modeling become more important in recent decades. The current research aims to modeling and mapping potential habitat of Astragalus verus using the Classification and Regression Tree and Nonparametric Multiplicative Regresson in western Isfahan province in an area by 6,123,656 hectares. In order to sampling on occurrence of Astragalus verus species, a stratified random sampling method in 287 sites (including 106 presence site and 181 absence site), was used to record the occurrence of species. Environmental maps were developed using geostatistical methods (kriging and inverse distance weighting) using Arc GIS software for the whole study area. The relationship between the occurrence of given species and different environmental factors were determined using two statistical methods CART and NPMR. produced models were converted from ecological space into geographical space using GIS. Results of NPMR model showed that the presence of species has the highest correlation with environmental variables, such as the mean annual temperature, seasonal temperatures, the maximum temperature of the warmest month, and the average temperature in the coldest season, rainfall in the driest months, rainfall in the coldest season and soil acidity. Additionally, results of PCA analysis to select the input variables for CART model showed that eight environmental variables (the average temperature in the dry season, the minimum temperature in the coldest month, average temperature in the coldest season, mean annual temperature, precipitation in the driest season, organic carbon, soil content clay and saturation moisture) accounts for the most important environmental factors in the spatial distribution of species Astragalus verus. In another approach to compare the two models CART and NPMR, input variables for both models were considered the same. The results of the model indicate that performance of both models CART and NPMR with area under curve ROC about 0.94 and kappa coefficient 0.91 and 0.72 and 0.74 are excellent and good respectively. These results indicate high potentials of models to generate species distribution maps in Astragalus verus. Using the optimum threshold from models validation, habitat suitability map (zero or one) for species Astragalus verus was obtained. Suitable habitat for the species level according to the models CART and NPMR equaled to 2115760 and 1,849,269 hectares (34.59% and 30.72% of the total area) respectively. by reviewing the CART model and output response curves generated by the model NPMR it was found that Astragalus verus showed the highest presence in upland habitat (from 2900 to 1800 m), areas with slopes less than 12.5% the average annual precipitation 125 mm and a mean annual temperature between 10-14 ° C and soils with pH neutral to slightly alkaline (7.8 = PH) and soils texture moderate to heavy (between 22 and 44%clay) and the relatively low permeability. The results showed that both the CART and NPMR models may be promising in the planning and management of sustainable development, restoration, conservation, evaluation and rehabilitation of rangeland as well as mapping the distribution of species and species response curves to environment variables.
از یک سو فقدان اطلاعات کمی در مورد چگونگی پراکندگی گونه های گیاهی و عکس العمل آن ها نسبت به متغیرهای محیطی، عدم وجود نقشه های پراکنش گونه ای و از سوی دیگر پیشرفت در تولید لایه های محیطی (سامانه اطلاعات جغرافیایی، سنجش از دور و آمار) باعث گردیده است که مدلسازی پراکنش گونه ای از اهمیت بالایی در دهه اخیر برخوردار گردد. این مطالعه با هدف مدلسازی و تهیه نقشه رویشگاه بالقوه گونه گون زرد ( Astragalus verus ) با استفاده از روش های CART و NPMR در نیمه غربی استان اصفهان با مساحت 6123656 هکتار انجام شد. جهت نمونه برداری رخداد گونه گون زرد، با استفاده از روش نمونه بر داری تصادفی طبقه بندی شده در 287 مکان مطالعاتی (شامل 106 مکان حضور و 181 مکان عدم حضور)، اقدام به ثبت نقاط رخداد تیپ های عمده گونه مورد مطالعه گردید. نقشه های محیطی با استفاده از روش های زمین آمار (کریجینگ و معکوس فاصله وزنی) در نرم افزار Arc GIS برای کل منطقه مورد مطالعه تهیه شد. ارتباط بین رخداد گونه گون زرد و عوامل محیطی با استفاده از روش های آماری CART و NPMR تعیین گردید. سپس با تعیین روابط در سیستم اطلاعات جغرافیایی، مدل های مذکور از فضای اکولوژیک به فضای جغرافیایی بصورت یک نقشه تبدیل گردید. نتایج حاصل از مدل NPMR نشان داد که حضور گونه با متغیرهای محیطی، میانگین دمای سالانه، درجه حرارت فصلی، حداکثر دما در گرمترین ماه، متوسط دما در سردترین فصل، بارندگی در خشک ترین ماه، بارندگی در سردترین فصل و اسیدیته خاک بیشترین میزان همبستگی را دارد. همچنین نتایج آنالیز PCA به منظور انتخاب متغیرهای ورودی مدل CART نشان داد 8 متغیر محیطی (متوسط دما در خشک ترین فصل، حداقل دما در سردترین ماه، متوسط دما در سردترین فصل، میانگین دمای سالانه، بارندگی در خشک ترین فصل، کربن آلی، درصد رس و رطوبت اشباع خاک مهم ترین فاکتورهای محیطی در پراکنش مکانی گون زرد محسوب می شوند. در رویکردی دیگر برای مقایسه دو مدل CART و NPMR متغیرهای ورودی هر دو مدل یکسان در نطر گرفته شد. نتایج ارزیابی مدل نشان داد که عملکرد دو مدل CART و NPMR به ترتیب با سطح زیر منحنی پلات های ROC برابر با 94/0 و 91/0 عالی بوده و با ضریب کاپای 72/0 و 74/0 خوب می باشد. این نتایج بیانگر توان بالای مدل های مذکور جهت تولید نقشه پراکنش گونه گون زرد می باشد. با استفاده از آستانه اپتیمم حاصل از ارزیابی مدل ها، نقشه تناسب رویشگاه (صفر و یک) برای گونه گون زرد بدست آمد. سطح رویشگاه مناسب این گونه با توجه به مدل CART برابر 2115760 هکتار (59/34% از کل منطقه) و برای مدل NPMR برابر 1849269 هکتار (72/30% از کل منطقه) می باشد. با بررسی خروجی مدل CART و بررسی منحنی های عکس العمل گونه تولید شده توسط مدل NPMR مشخص گردید که بیشترین حضور گونه گون زرد در رویشگاه های مرتفع (از ارتفاع 2900-1800 متر)، مناطقی با شیب کمتر از 5/12 درصد، میانگین بارش سالانه بیش از 125 میلیمتر و متوسط درجه حرارت سالانه بین 14-10 درجه سانتیگراد و در خاک هایی با اسیدیته خنثی تا کمی قلیایی (8/7=PH) و خاک هایی با بافت متوسط تا سنگین (بین 22 تا 44 درصد رس) و نفوذپذیری نسبتا کم می باشد. نتایج نشان داد که دو مدل CART و NPMR می تواند علاوه بر تهیه نقشه پراکنش گونه ها و نمایش منحنی های عکس العمل گونه نسبت به متغیرهای محیطی در برنامه ریزی های مدیریتی توسعه پایدار اکوسیستم های مرتعی، احیاء، حفاظت، ارزیابی و اصلاح مرتع، کاربرد فراوان داشته باشد. کلمات کلیدی: مدل های پیش بینی، رویشگاه بالقوه گون زرد ( Astragalus verus )، مدلCART، مدل NPMR، سیستم اطلاعات جغرافیایی، استان اصفهان