بررسی الگوی پراکنش مکانی نبکا (مطالعة موردی: دشت صوفیکم، استان گلستان)

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مدیریت مناطق بیابانی، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، واحد گرگان، دانشگاه آزاد اسلامی، گرگان، ایران

2 استادیار گروه آبخیزداری و مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

3 استاد گروه آبخیزداری و مدیریت مناطق بیابانی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

نبکا نقش‏های متعددی در پایداری اکوسیستم‏های مناطق خشک و فرا‏خشک دارد؛ مهم‏ترین نقش آن‏ حفظ پوشش گیاهی و تثبیت ماسه‏های روان است. تحقیق حاضر بر اساس روش میدانی شمارش 147 نبکا در دشت صوفیکم استان گلستان انجام شده است. به‏منظور بررسی تعیین نوع الگوی پراکنش نبکاها و عوامل تأثیرگذار در پراکنش مکانی آن‏ها، خصوصیات مورفومتریک نبکا‏ها (طول، عرض، و ارتفاع نبکاها) در عرصه تعیین شد و موقعیت مکانی آن‏ها ثبت گردید. همچنین، برای تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک از رأس نبکاها خاک نمونه‏بردار شد و سپس تحلیل‏ مکانی نبکاها با استفاده از توابع k رایپلی، g تک‏متغیره، و تابع همبستگی نشان‏دار انجام شد. پراکنش مکانی نبکاها در فاصله‏های بین 0 تا 50 متر به‏صورت کپه‏ای تعیین شد. همچنین، تحلیل تابع همبستگی نشان‏دار با احتمال 95درصد و در سطح 5درصد برای پارامترهای طول نبکا، کج‏شدگی رسوبات، اسیدیته، و مادة آلی خاک نبکاها بیانگر تأثیر این عوامل در الگوی پراکنش بود و سایر پارامترهای مورد مطالعه تأثیری نداشتند. با توجه به نقش مثبت نبکا در کاهش اثر فرسایش بادی، بررسی پراکنش مکانی و عوامل مؤثر در پراکنش و توسعة نبکاها و ضرورت آگاهی از فرایند‏های طبیعی آن‏ها می‏تواند در مدیریت بهتر به‏منظور کاهش میزان فرسایش بادی کاربردی باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating the Spatial Distribution Pattern of Nebaka (Case Study: Sufikam Plain, Golestan Province, Iran)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Alinejad 1
  • Mohsen Hosseinalizadeh 2
  • Majid Ownegh 3
  • Ali Mohammadian Behbahani 2
1 MSc Student in Arid Zone Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
2 Assistant Professor of Watershed and Arid Zone Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
3 Full Professor of Watershed and Arid Zone Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Iran
چکیده [English]

Introduction
Nebkhas are single dunes formed by accumulation of aeolian sediments on shrubs and single trees. They play an essential role in the stability of arid and hyper-arid ecosystems, mostly by preserving the vegetation. Moreover, they are very important in stabilization of moving sand in deserts and semi-arid areas, as well as in protecting human settlements and facilities from sand infestation. The spatial pattern analysis of natural or manmade effects provides useful information about the effects of competition between environmental conditions. The spatial point pattern analysis of every phenomenon and their impacts on environment is being considered as a basic criterion for decision making, especially in risk management. For instance, spatial pattern of plants is a context in ecological theory. A data-set consisting of a series of mapped point locations is a main example of a spatial point pattern. The methods for quantifying these characteristics of point pattern are known as summary statistics. From a statistical point of view, the methods are also appropriate for phenomena that represent various types of geomorphologic features. Thus, to better understand the factors controlling the pattern of Nebakas, univariate and bivariate summary statistics have been used. Moreover, a more promising approach in such analyses is to complement point position with quantitative size attributes and use mark point patterns (i.e., Nebakas with a quantitative characteristic such as physical and chemical properties of the soil). In fact, the spatial distribution of Nebakas in the semi-arid regions can be described and modeled by point pattern processes where the points are given by locations of the Nebakas. Given the importance of spatial statistics in obtaining useful information for better management in all fields, there are not remarkable investigations about the spatial analysis of the Nebka dunes.
Materials and methods
In the present study, we have selected an area of 197 hectare and produced a maps related to 147 Nebkas in the Sufikam plain, northwest of Golestan province, Iran. In order to study the distribution pattern of the Nebkas and also the factors influencing their spatial distribution, we have recorded morphometric characteristics of the Nebkas including length, width and height. The physical and chemical properties of the soil have also been assessed and the spatial pattern of Nebkas  analyzed using R and Programita software based on Ripley’s K and G univariate functions and Mark Correlation Function (MCF).  
Results and discussion
Results showed that by using RipleyK function, the spatial distribution of Nebkas in Sufikam plain is clustered and most of them are located in the north part of the area of interest. Density of Nebkas and also their mean spatial distance (distance between Nebkas) was 0.75 per hectare and 33m in turn. Regarding the results of g(r) in Sufikam plain, the significant aggregation of Nebkas was observed at all scales (0–50 m). As the function failed to be in the bounds of respective 95% simulation envelope, the aggregation of Nebkas in all of the scales was a significant departure from random labeling at the significance level of 0.05 (Fig. 8). Furthermore, regarding the results of mark correlation function (MCF), Nebkas and parameters of the length of the Nebka, sediment deposition, pH and organic matter of the Nebka soil, were highly correlated. Moreover, the parameters of width, volume and height of the Nebkas, EC, SAR, ESP, sorting and mean diameter of sediments did not affect their distribution pattern.  
Conclusion
The results of the spatial analysis of the Nebkas helped us identify the factors affecting the distribution of these facies. In this study, it was also found that soil acidity has a significant effect on the distribution pattern of the Nebkas. In addition, greater organic matter content has a greater effect on the growth of the plant species, which can also affect the distribution pattern. Soil textures such as clay, silt and sand did not affect the neighboring Nebkas in the study area. The sediment deposition and the distribution of the Nebkas indicates a positive correlation; which means that the larger its value (or the symmetry of the sediments towards fine particles), the denser the distribution of the points. The results have indicated that the of Nebka landform play a positive role in reducing the effect of wind erosion. The investigation of their spatial dispersion and factors affecting their dispersion, development and natural processes, can be a guide for natural resource managers for controlling and reducing the wind erosion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nebaka
  • spatial statistic
  • Mark Correlation Function
  • Sufikam Plain
  • Golestan province
ابراهیمی میمند، س.؛ خانه‏باد، م.؛ زند مقدم، ح. و محبوبی، ا. (1396). تأثیر پوشش گیاهی بر پارامترهای رسوب‏شناسی و ژئومورفولوژیکی در نبکاهای شمال شهداد، پنجمین همایش ملی ژئومورفولوژی و چالش‏های محیطی، مشهد.
احمدی، ح . (۱۳۸۷). ژئومورفولوژی کاربردی، ج2، چ۳، تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
اخوان، ر.؛ ثاقب‏ طالبی، خ.؛ حسنی، م.‏ و پرهیزکار، پ. (1389). بررسی الگوی مکانی درختان طی مراحل تحولی جنگل در توده‏های دست‏نخوردة راش (Fagus orientalis) در کلاردشت، فصل‏نامة علمی- پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 18(۲):322-336.
اخوان، ر. و ثاقب ‏طالبی، خ. (1390). کارایی تابع دومتغیرة K رایپلی در بررسی رقابت و اجتماع‏پذیری درختان (مطالعة موردی: توده‏های دست‏نخوردة راش کلاردشت)، فصل‏نامة علمی- پژوهشی تحقیقات جنگل و صنوبر ایران، 9(۴): 632-644.
امینی، آ.؛ موسوی حرمی، ر.؛ لاهیجانی، ح. و محبوبی، ا. (1390). تجزیه و تحلیل مکانی و فرم نبکاها به منظور بررسی فرسایش بادی و حفاظت خاک (مطالعة موردی: میانکاله در جنوب‏شرقی خزر)، مجلة پژوهش‏های حفاظت آب و خاک، 18(۱۴): ۲۳۳-240.
ایمان‏طلب، ن.؛ مصلح آرانی، ا.؛ اختصاصی، م.‏ر.؛ عظیم‏زاده، ح.‏ر. و سپه‏وند، ا. (1392). بررسی برخی از آثار محیط زیستی نبکای گونة کلیر (capparis decidua) در منطقة جاسک، پژوهش‏های محیط‏زیست، 8: ۱۳۱- 138.
ترنج‏زر، ح. و فتحی، آ. (1394). بررسی ویژگی‏های مورفومتری نبکاهای تیپ گیاهی بره‏تاغ (Halocnemum Stroblaceum) در کویر میغان (اراک)، مجلة علمی- پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، 9: ۳۵-42.
زمانی، ف.؛ مصلح آرانی، ا. و جعفری، ع. (1392). بررسی خصوصیات خاک نبکای گونة تاغ (Haloxylonaphyllum) و قره‏داغ (Nitrariaschoberi) (مطالعة موردی: نبکاهای دشت سگزی اصفهان)، سومین همایش ملی فرسایش بادی و طوفان‏های گرد و غبار، یزد.
عظیم‏‏زاده، ح. و مصلح آرانی، ا. (1392). بررسی اثر نبکا بر نفوذپذیری اراضی در شرایط بیابانی و ارزیابی برخی معادلات نفوذ در گونه‏های ارمک و گز، مجلة مدیریت بیابان، 1: 51-62.
علی‏نژاد، م.؛ حسین‏علی‏زاده، م.؛ اونق، م. و محمدیان‏ بهبهانی، ع. (1396). بررسی ژئومورفولوژیکی رخسارة نبکا در دشت صوفیکم (آق‏قلا) استان گلستان، مجلة علمی‏- پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، ۶(۱۶): ۵۹-70.
مقصودی، م.؛ نگهبان، س.؛ باقری سیدشکری، س. و چزغه، س. (1391). مقایسه و تحلیل ویژگی‏های ژئومورفولوژیکی نبکاهای چهار گونة گیاهی در غرب دشت لوت (شرق شهداد دشت تکاب)، فصل‏نامة پژوهش‏های جغرافیای طبیعی، 79: 55-76.
نگارش، ح. و لطیفی، ل. (1387). تحلیل ژئومورفولوژیکی روند پیشروی تپه‏های ماسه‏ای شرق دشت سیستان در خشک‏سالی‏های اخیر، جغرافیا و توسعه، 12: 43-60.
هنردوست، ف. (1382). تلفیق روش‏های پهنه‏بندی خطر بیابان‏زایی FAO-UNEP و ICD برای ارائة مدل منطقه‏ای در دشت گنبد داشلی برون استان گلستان، پایان‏نامة کارشناسی ارشد، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.
هنردوست، ف.؛ واحدبردی شیخ، م.؛ بیرودیان، ن. و ادهمی ‏مجرد، م.‏م. (1389). ارزیابی و برنامه‏ریزی عملیات کنترل فرسایش خاک با مدل اسکولوگرام، پنجمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری، کرج.
یوسفی، م.ج.؛ راشکی، ع.‏ر.؛ فرزام، م. و کاشکی، م.‏ت. (1396). مقایسة نبکاهی گونه‏های گیاهی خارشتر، اسپند، و سبد پاکوتاه برای تثبیت ماسه‏های روان با استفاده از الگوریتم TOPSIS (مطالعة موردی: منطقة صمدآباد شهرستان سرخس)، مجلة علمی‏- پژوهشی مهندسی اکوسیستم بیابان، ۶(۱۵): ۳۵-48.
Ahmadi, H. (2008). Applied Geomorphology, Vol. 2, Tehran University Press, Third edition, Tehran.
Akhavan, R. and Saghebtalebi, KH. (2011). Bivariate function performance Ripley's K in a competitive review of and community trees, (Case Study: undisturbed stands of beech kolardasht), Journal of Forest Research and Iranian poplar, 9(4): 632-644.
Akhavan, R.; Saghebtalebi, KH.; Hasani, M. and Parhizkar, P. (2010). Spatial pattern of forest development stages of trees in undisturbed stands of Beech (Fagus orientalis) in kolardasht, Journal of Forest Research and Iranian poplar, 18(2): 322-336.
Alinezhad, M.; Hosseinalizade, M.; Ownegh, M. and Mohammadian Behbahani, A. (2017). Geomorpho-Pedological Analysis of Nebka Landscape in Sufikam Plain, Golestan Province, Desert Ecosystem Engineering Journal, 6(16): 59-70.
Amini, A.; Moussavi Harami, R.; Lahijani, H.; Mahboobi, A. (2011). Local analysis and nebka's shape in order to study wind erosion and soil conservation (Case study:Miankaleh, southeast of Caspian Sea), Journal of Soil and Water Protection Research, 18(14): 233-240.
Azimzadeh, H. and Mosleharani, A. (2013). The effect of nebkhas on soil infiltration and evaluation of some infiltration equations in desert conditions (Case Study: Ephedra strobilacea and tamarix ramosissima species), Desert Management Journal, 1: 51-62.
Blott, S. (2000). A grain size distribution and statistics package for the analysis of unconsolidated sediments by sieving or laser granulometer, Surface processes and modern environments research group department of Geology, University of London.
Ebrahimi Meymand, S.; Khanebad, M.; Zand Moghadam, H. and Mahbubi, A. (1396). Effect of vegetation on Sedimentology parameters And geomorphology in the northern Nebkas in Shahdad, 5th National Conference on Geomorphology and Environmental Challenges, Mashhad.
Emantalab, N.; Mosleharani, A.; Ekhtesasi, M.R.; Azimzadeh, H.R. and Sepahvand, A. (2010). Study of soil properties Nebkas of species Capparis In East port of Jask, Second National Conference on wind erosion and dust storms, Yazd University.
Emantalab, N.; Mosleharani, A.; Ekhtesasi, M.R.; Azimzadeh, H.R. and Sepahvand, A. (2013). Study Some environmental effects Nebkas of species Capparis decidua In Jask area, Environmental research, 8: 131-138.
Cipriotti, P.A.; Aguiar, M.R.; Wiegand, T. and Paruelo, J.M. (2014). A complex network of interactions controls coexistence and relative abundances in Patagonian grass-shrub steppes, Journal of Ecology, 102: 776-788.
Diggle, P. (2003). Statistical analysis of spatial point patterns, Oxford University Press Inc, New York, 8.
Fathi, A.; Toranjzar, H. and Ahmadi, A. (2012). Assessment of sand has accumulated in emergence Nebka in vegetation type Halocnemum in Meighan desert, The third national conference on combating desertification and sustainable development of wetlands desert of Iran, Arak.
Garcia, P.M.; Xanat, A.N.; Josealbert, C.M. and Martin alfonso, M.B. (2011). Spatial patterns of soil degradation in Mexico, African Journal of Agricultural Research, 5: 1109-1113.
Gatrell, A.C.; Bailey, T.C.; Diggle, P.J. and Rowlingson, B.S. (1996). Spatial point pattern analysis and its application in geographical epidemiology, Transactions of the Institute of British Geographers, New Series, 21(1): 256-274.
Getzin, S. and Wiegand, K. (2007). A symmetric tree growth at the stand level: random crown patterns and the response to slope, Forest Ecology andManagement, 242: 165-174.
Gillies, J.; Nield, J. and Nickling, W. (2014). Wind speed and sediment transport recovery in the lee of a vegetated and denuded nebkha within a nebkha dune field, Aeolian Research, 12: 135-141.
Hesp, P. and McLachlan, A. (2000). Morphology, dynamics, ecology and fauna of ctothecapopulifolia and Gazaniarigensnabkhadunes, Journal of Arid Environment, 4: 155-172.
Honardust, F. (2003). Combining the methods of zoning FAO-UNEP and ICD Desertification Risk To provide a regional model In Dashli-Burn, Golestan province. M.Sc. thesis, Majid ownagh. Desert management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources.
Honardust, F.; Vahedberdi, SH.M.; Birudian, N. and Adhami mojarrad, M. (2009). Evaluation and control planning of soil erosion using Scalogram Model, 5 th National Conference on Science and Engineering Watershed Management Iran, Iran Watershed Association, Karaj.
Ihaka, R. and Gentleman, R. (1996). R: a language for data analysis and graphics, Journal of computational and graphical statistics, 5(3): 299-314.
Jayaraman, K. (2000). A statistical manual for forestry research, Food and Agriculture Organization of the United Nations Regional Office for Asia and the Pacific, Bangkok, 231p.
Jianhui, D.; Ping, Y. and Yuxiang, D. (2010). The progress and prospects of Nebkhas in arid areas, Journal of Geography Scince, 20: 712-728.
Ludwing, J.A. and Reynolds, J.F. (1988). Statistical ecology, A primer on methods and computing John Wiley and Sons, New York, 201p.
Luo, W.; Zhao, W. and Liu, B. (2016). Growth stages affect species richness and vegetation patterns of nebkhas in the desert steppes of China, Catena, 137: 126-133.
Maghsoudi, M.; Negahban, S.; Bagheri said-Shokeri, S. and Chezgheh, S. (2012). Comparative and Analysis of Nebkas Geomorphologic Features Four Plant Species in West of Lut (East of Shahdad - Takab Plain), Physical Geography Research Quartery, 79: 55-76.
Martinez, W.L. and Martinez, A.R. (2002). Computational Statistics handbook with MATLAB, Chapman & Hall, Forest Science, 39(4): 756-775.
Maun, M.A. (1994). Adaptations enhancing survival and establishment of seedlings on coastal dune systems, Vegetatio, 111: 59-70.
Negaresh, H. and Latifi, L. (2008). Analysis Geomorphological The process of moving sand dunes East Sistan plain in the recent drought, Geography and Development, 12: 43-60.
Quets, J.; El-Bana, M.; Al-Rowaily, S.M.; Assaeed, A.; Temmerman, S. and Nijs, I. (2017). Emergence, survival, and growth of recruits in a desert ecosystemwith vegetation induced dunes (nebkhas): A spatiotemporal analysis, Journal of Arid Environments, 139: 1-10.
Ripley, B.D. (1979). Tests of randomness for spatial point patterns, Journal of the Royal Statistical Society B, 41(3): 368-374.
Thorsten, W. (2014). Department of Ecological Modelling, Helmholtz Centre for Environmental Research - UFZ, Permoserstr, 15. Germany.
Toranjzar, H. and Fathi, A. (2015). Morbometric characteristics of Nabakas Lamb vegetation type haloxylon In the Mighan desert (Arak), Journal of the Ecosystem of Desert Engineering, 9: 35-42.
Walkly, A. and Black, I.A. (1934). An examination of the degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method, Soil Science, 37: 29-38.
Yoosefi1, M.J.; Rashki, A.; Farzam, M. and Kashki, M.T. (2017). Application of TOPSIS algorithm in order to identify the most suitable plant species to form Nebkhas for stabilizing sand particles (Case study: Samad-Abad, Sarakhs, Iran), Desert Ecosystem Engineering Journal, 6(15): 35-48.
Zamani, F.; Mosleharani, A. and Jafari, A. (2013). Characterization of soil, nebkha Haloxylon (Haloxylonaphyllum) and Qara Dagh (Nitrariaschoberi) (Case Study Nebkas of plain Segzi), 3rd national conference on wind erosion and dust storms, Yazd.