پهنه بندی مناطق مساعد کشت گندم دیم با توجه به فاکتورهای اقلیمی وعوامل زمینی به کمک روش های زمین آماری(مطالعه موردی استان تهران)
لینک پرداخت و دانلود *پایین مطلب*
فرمت فایل:Word(قابل ویرایش و آماده پرینت)
تعداد صفحه:159
پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد رشته هواشناسی کشاورزی
فهرست مطالب :
فصل اول
چکیده ………………………………………………………………………………………………………………….. ۱
۱-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………… ۲
۱-۲- تعریف حدود موضوع……………………………………………………………………………………….. ۳
۱-۳- بیان مساله پزوهش…………………………………………………………………………………………… ۳
۱-۴- سوالات پزوهش………………………………………………………………………………………………. ۴
۱- ۵- اهداف تحقیق………………………………………………………………………………………………… ۴
۱- ۶- فصول پایان…………………………………………………………………………………………………… ۴
فصل دوم
کلیات وتعاریف
۲-۱- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………….. ۶
۲-۲- مناطق کشت گندم دیم……………………………………………………………………………………….. ۶
۲-۳ روش های ناحیه بندی آگروکلیمایی ……………………………………………………………. ۷
۲-۴- تعیین تاریخ کشت گندم دیم……………………………………………………………………………….. ۷
۲-۵- زمین آمار……………………………………………………………………………………………………….. ۸
۲-۶- تحلیل مکانی…………………………………………………………………………………………………… ۹
۲-۷- متغییرناحیه ای…………………………………………………………………………………………………. ۹
۲-۸- نیم تغییر نما…………………………………………………………………………………………………… ۱۰
۲-۹- مشخصات واریوگرام………………………………………………………………………………………… ۱۰
الف- دامنه تاثیر………………………………………………………………………………………………………. ۱۱
ب- سقف یا آستانه واریوگرام…………………………………………………………………………………….. ۱۱
ج- اثر قطعه ای………………………………………………………………………………………………………. ۱۲
۲-۱۰- تحلیل های ممکن از واریوگرام…………………………………………………………………………. ۱۲
۲-۱۱- مدل های تئوری نیم تغییر نما…………………………………………………………………………… ۱۲
۲-۱۱-۱- گروه فاقد آستانه………………………………………………………………………………………… ۱۲
۲-۱۱-۲- گروه حاوی آستانه……………………………………………………………………………………… ۱۲
۲-۱۲- روش های میانیابی…………………………………………………………………………………………. ۱۲
۲-۱۲-۱- روش زمین آمار…………………………………………………………………………………………. ۱۳
۲-۱۲-۱-۱- کریجینگ ساده………………………………………………………………………………………. ۱۳
۲-۱۲-۱-۲- کریجینگ معمولی…………………………………………………………………………………… ۱۳
۲-۱۲-۱-۳- کریجینگ جامع……………………………………………………………………………………… ۱۴
۲-۱۲-۱-۴- کوکریجینگ…………………………………………………………………………………………… ۱۴
۲-۱۲-۲- روش های معین………………………………………………………………………………………… ۱۵
۲-۱۲-۲-۱- روش میانگین متحرک وزنی……………………………………………………………………… ۱۵
۲-۱۳- روش ارزیابی……………………………………………………………………………………………….. ۱۵
فصل سوم
مروری بر منابع……………………………………………………………………………………………………….. ۱۷
۳-۱- پهنه بندی اقلیمی کشاورزی……………………………………………………………………………….. ۱۷
۳-۱-۱- سابقه تحقیق در خارج کشور………………………………………………………………………….. ۱۷
۳-۳-۱-۲- سابقه تحقیق در ایران………………………………………………………………………………… ۱۸
۳-۱-۳- جمع بندی منابع مربوط به اقلیم شناسی کشاورزی ………………………………………………. ۲۴
۳-۲- زمین آمار وداده های جوی………………………………………………………………………………… ۲۶
۳-۲-۱- سابقه تحقیق در خارج کشور………………………………………………………………………….. ۲۶
۳-۲-۲- سابقه تحقیق در ایران……………………………………………………………………………………. ۳۰
۳-۲-۳- جمع بندی منابع مربوط به زمین آمار ……………………………………………………………….. ۳۲
فصل چهارم
مواد و روش ها
۴-۱- منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………………………………………. ۳۳
۴-۲- جمع آوری داده……………………………………………………………………………………………… ۳۴
۴-۳- نقشه منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………………………………….. ۳۴
۴-۴- آب و هوای منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………………………… ۳۹
۴-۵- تنظیم اطلاعات ایستگاه ها بر اساس تقویم سال آبی………………………………………………….. ۳۹
۴-۶- تکمیل، تطویل وتصحیح داده های هواشناسی………………………………………………………….. ۴۰
۴-۷- انتخاب طول دوره مشترک آماری………………………………………………………………………… ۴۱
۴-۸- آزمون همگنی داده ها……………………………………………………………………………………….. ۴۲
۴-۹- آزمون نرمال بودن داده ها…………………………………………………………………………………. ۴۲
۴-۱۰- آماده سازی داده ها……………………………………………………………………………………….. ۴۲
۴-۱۱- تعیین تاریخ کشت…………………………………………………………………………………………. ۴۶
۴-۱۲- متغییرهای تحت بررسی…………………………………………………………………………………… ۴۷
۴-۱۲-۱- رسم نقشه توزیع مکانی بارندگی در استان تهران………………………………………………… ۴۷
۴-۱۲-۲- نقشه توزیع جغرافیایی بارندگی پائیز وبهار به کل بارندگی سالانه برحسب درصد………. ۴۸
۴-۱۲-۳- تعیین احتمال وقوع ۷۵ و۹۰درصدریزش بارندگی………………………………………………. ۴۸
۴-۱۲-۴- تعیین احتمال وقوع ۷۵ و۹۰درصدریزش بارندگی پائیز وبهاره……………………………….. ۵۱
۴-۱۲-۵- رسم نقشه توزیع مکانی دما در استان تهران………………………………………………………. ۵۷
۴-۱۲-۶- تعیین احتمال وقوع ۷۵و ۹۰ درصد دما در استان تهران………………………………………… ۵۷
۴-۱۲-۷- رسم نقشه توزیع مکانی تبخیر……………………………………………………………………….. ۵۸
۴-۱۲-۸- تعیین احتمال وقوع ۷۵و ۹۰ درصدتبخیر………………………………………………………….. ۵۹
۴-۱۳- فاکتورهای زمینی……………………………………………………………………………………………. ۶۰
۴-۱۳-۱- توپوگرافی……………………………………………………………………………………………….. ۶۰
۴-۱۳-۲- شیب………………………………………………………………………………………………………. ۶۱
۴-۱۴- روش های میانیابی…………………………………………………………………………………………. ۶۱
۴-۱۴-۱- روش زمین آمار……………………………………………………………………………………….. ۶۱
۴-۱۴-۲- روش های معین………………………………………………………………………………………… ۶۱
۴-۱۵- معیارهای ارزیابی…………………………………………………………………………………………… ۶۲
۴-۱۶- پیش بینی عملکرد گندم…………………………………………………………………………………… ۶۲
فصل پنجم
نتایج
۵-۱- تاریخ کشت…………………………………………………………………………………………………… ۶۵
۵-۲- نتابج روش های میانیابی……………………………………………………………………………………. ۶۵
۵-۲-۱- ارزیابی روش های مختلف میانیابی برای بارندگی………………………………………………… ۶۶
۵-۲-۲- پهنه بندی استان تهران بر اساس بارندگی فصل پائیز وبهار……………………………………… ۷۳
۵-۲-۳- نقشه توزیع مکانی بارندگی با احتمال وقوع۷۵و۹۰ درصد…………………… ۸۰
۵-۲-۴- نقشه توزیع مکانی بارندگی پائیزه و بهاره با احتمال وقوع۷۵و۹۰ درصد…………. ۸۵
۵-۲-۵- ارزیابی روش های مختلف میانیابی برای دما……………………………………… ۱۰۱
۵-۲-۶- نقشه مکانی دما با احتمال وقوع۷۵و۹۰ درصد…………………………………… ۱۰۶
۵-۲-۷- ارزیابی روش شه توزیع های مختلف میانیابی برای تبخیر………………………… ۱۱۳
۵-۲-۸- نقشه توزیع مکانی تبخیر با احتمال وقوع۷۵و۹۰ درصد………………….. ۱۱۸
۵-۳ نقشه توپوگرافی…………………………………………………….. ۱۲۵
۵-۴- نقشه شیب…………………………………………………………………. ۱۲۵
۵-۵- نقشه پهنه بندی مناطق مساعد برای کشت گندم دیم………………………………… ۱۲۸
۵-۶- رابطه رگرسیونی به تفکیک شهرستانها………………………………………………….. ۱۳۳
۵-۶-۱- رابطه پیش بینی عملکرد گندم دیم شهرستان کرج………………………………… ۱۳۳
۵-۶-۲- رابطه پیش بینی عملکرد گندم دیم شهرستان فیروزکوه……………………………….. ۱۳۳
۵-۶-۳- رابطه پیش بینی عملکرد گندم دیم شهرستان ورامین…………………………….. ۱۳۴
۵-۶-۴- رابطه پیش بینی عملکرد گندم دیم شهرستان دماوند…………………………… ۱۳۵
۵-۶-۵- رابطه پیش بینی عملکرد گندم دیم شهرستان ری………………………………. ۱۳۶
۵-۶-۶- رابطه پیش بینی عملکرد گندم دیم شهرستان تهران………………………………. ۱۳۷
فصل ششم
۶-۱- بحث ونتیجه گیری………………………………………………………………………………………….. ۱۳۸
۶-۱-۱- بررسی نتایج حاصل از پهنه بندی……………………………………………………………………. ۱۳۸
۶-۱-۲- پیشنهادات…………………………………………………………………………………………………. ۱۴۱
منابع……………………………………………………………………………………………………………………. ۱۴۲
چکیده :
شناخت اقلیم وبررسی نیازهای اقلیم شناختی گیاهان زراعی از مهمترین عوامل موثر در تولید است. عوامل اقلیمی وعوامل زمینی درتعیین مناطق مساعد کشت گندم دیم، اهمیت بسزائی دارند. در این مطالعه که در استان تهران صورت گرفته، از عوامل اقلیمی: بارش طول فصل رشد، بارش پائیزه، بارش بهاره، دما، تبخیر وتعرق پتانسیل(به روش پنمن مانتیث فائو) در طول دورۀ رشد گندم دیم واز عناصر زمینی: ارتفاع وشیب استفاده شد. جهت تهیه نقشه های اقلیمی روش های معین وزمین آماری مورد بررسی قرار گرفتند. روش های معین مورداستفاده شامل روش های میانگین متحرک وزنی(WMA) باتوان های1 الی 5 می باشد. نتایج این بررسی نشان دهندۀ مزایای روش های زمین آماری نسبت به روش های معین درتهیه نقشه های اقلیمی است. از جمله این مزایا می توان به تحلیل واریوگراف اشاره کرد، که بر اساس پارامترهای آن می توان شبکه نمونه برداری را بطور بهینه طراحی نمود. دقت بالاتر این روش ها براساس شاخص میانگین قدر مطلق خطا(MAE ) ومتوسط قدر مطلق انحراف (MBE) ) همچنین از نیمساز دیاگرام پراکنش مقادیر موجود وبر آورد شده (ضرایبa , b ) به روش تکنیک متقابل نیز برای ارزیابی دقت روش ها استفاده شد. در روش های کوکریجینگ می توان از متغییر کمکی جهت تهیه نقشه و میانیابی استفاده نمود.
همچنین در این تحقیق توزیع جغرافیایی هر یک از پارامترهای هواشناسی با احتمال وقوع 75و 90 درصد نیز تهیه شد، نقشه ها نشان داند که مناطق شمالی استان برای کشت مناسب وقسمتهای جنوبی برای کشت نامناسب می باشد.
نتایج بررسی های انجام شده نشان می دهد که روش کوکریجینگ ساده در برآورد بارندگی ، دما وتبخیر وتعرق پتانسیل و روش کوکریجینگ معمولی در برآورد بارش پائیز و بهار درطول دورۀ رشد گندم دیم ارائه می دهد. پس از تهیه نقشه های هم اقلیمی که با استفاده از روش های مذکور ترسیم شد، نقشه های مذکور از طریق نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی با نقشه های ارتفاع وشیب تلفیق شده ونقشه نهایی مناطق مساعد کشت گندم دیم در استان تهران بدست آمد.
نقشه نهایی نشان دادکه عمده مناطق مناسب برای کشت گندم دیم در قسمت غرب وشمال غربی کرج و مناطق بسیار پراکنده درقسمت های مرکزی و شمال شرقی استان تهران قرار دارد. مناطق متوسط برای کشت گندم دیم قسمتهایی از دماوند، ورامین، شهر ری، جنوب کرج وقسمتهای شمال کرج، تجریش وبخش کوچکی در شمال شرقی تهران را شامل می شود. همچنین مناطق ضعیف برای کشت گندم دیم قسمتهای جنوبی دماوند، فیروز کوه، ورامین، ری و بخش خیلی کوچکی ازکرج می باشد.
کلمات کلیدی: پهنه بندی، گندم دیم، روش های زمین آماری، استان تهران.
فصل اول
کلیات
1-1 -مقدمه
شناخت پارامترهای آب و هوایی و اثر آنها روی گیاهان زراعی یکی از مهمترین عوامل موثر در افزایش عملکرد و به تبع آن بالا بردن تولید می باشد و این موضوع به ویژه در شرایط کشاورزی دیم از اهمیت بیشتری برخوردار است. چون اقلیم در کشت دیم بیشترین تاثیر را در عملکرد گندم دارد. کاشت بی رویه گندم دیم در مناطق نامساعد و عدم استفاده مناسب از امکانات بالقوه اقلیمی سبب تخریب منابع طبیعی و هدر رفتن سرمایه های ملی می گردد.
گندم یک محصول استراتژیک و مهمترین محصول زراعی کشور است و نقش بارزی در تأمین تغذیه مردم دارد، بنابراین اگر بتوان با توجه به نیازمندی های اکو فیزولوژیکی این محصول، عوامل محیطی مناطق مساعد کشت گندم دیم را شناسایی نمود و محدودیت ها یا توانمندی‌هایی که اقلیم در محیط ایجاد کرده است را شناسایی نمود، عملاً می توان به عملکرد بیشتری در واحد سطح دست یافت. این امرسبب بهبود شرایط اقتصادی کشاورزی و سطح درآمد کشور خواهد گردید.
پهنه بندی اقلیمی- کشاورزی، کشاورزان را قادر می سازد که عملیات کشاورزی را متناسب با شرایط آب و هوایی منطقه تطبیق دهند. این امر باعث می گردد که خسارت وارد شده بر محصول که ناشی از عدم شناخت کافی متغیرهای اقلیمی است، کاهش یابد. بعضی از دانشمندان از جمله واتسون[1] (1964) بر این باورند که نوع تولید کشاورزی از جمله، نوسان محصول به آب و هوا بستگی دارد. بنابراین، امروزه، بزرگترین مشکل در هواشناسی کشاورزی اثر نوسان آب و هوا بر محصول است (خالدی،1374).
دو گروه اصلی برای توسعه وارتقاء فعالیت های زراعی دخالت دارند: عوامل پایدار وعوامل ناپایدار. عوامل پایدار عواملی هستند که طی سال های متمادی، تغییرات آنها بسیار کم وبطئی است از جمله این موارد شیب، ارتفاع، جهت ونوع خاک را می توان نام برد. عوامل ناپایدار عواملی که دارای تغییرات زمانی می باشند، مانند میزان بارندگی، دما ، رطوبت و ... . نکته حائز توجه این که برای ایجاد وتوسعه فعالیت های زراعی موفق، امکان اصلاح یاتغییر عوامل پایدار متناسب با نیاز وجو دارد ولی تغییر شرایط اقلیمی به جز در شرایط گلخانه ای امکان پذیر نمی باشد و حتما می بایستی وضعیت زراعی را متناسب با همان شرایط تنظیم نمود(رسولی وهمکاران، 1384. راشد محصل، 1385).
با توجه به اهمیت بخش کشاورزی، انجام تحقیقات منطقه‌ای برای تعیین مناطق مساعد کشت هر گیاه زراعی ضروری به نظر می رسد. در این تحقیق با تحلیل مشاهدات آب و هوایی بااستفاده از روش های زمین آماری نظیر کریجینگ، کوکریجینگ ومیانگین متحرک وزنی وتلفیق عوامل محلی با استفاده از عملیات انطباق لایه های مختلف و آنالیز آماری، پهنه بندی اقلیمی- کشاورزی استان تهران برای کشت گندم دیم در محیط GIS صورت گرفت و در نتیجه استعداد اراضی برای کشت این محصول شناسایی گردید.
1-2- تعریف حدود موضوع
پهنه بندی مناطق مستعد برای کشت گندم دیم در استان تهران باتوجه به فاکتورهای اقلیمی(بارندگی،دما وتبخیر وتعرق به روش پنمن مانتیث فائو) در طول فصل رشد وعوامل زمینی (ارتفاع و شیب )به کمک روش های زمین آماری برای کشت گندم دیم در محیط GIS، موضوع اصلی تحقیق به شمار می رود. عناصر آب و هوایی وعوامل محلی در تعیین نوع کشت و عملکرد محصول اهمیت بسزایی دارند.
1-3- بیان مسئله پژوهش
به دنبال روند تکاملی روش های زمین آماری در تخمین ذخایر معدنی،پهنه بندی مناطق آلوده (از نظر آلودگی منابع خاک، آب، هوا) پهنه بندی مناطق مساعدکشت و... ، روز به روز پایه های زمین آمار ونفوذ این علم به شاخه های مختلف سایر علوم به صورت بارز تری نمایان می شود. روشهای زمین آمار می تواند برای متغییرهایی که ساختار مکانی دارند، مفید واقع شوند. با توجه به شبکه جمع آوری اطلاعات اقلیمی در کشور که یک شبکه نسبتأ منسجم می باشد، می توان تأثیر تلفیقی عوامل مختلف اقلیمی نظیر بارندگی، دما وتبخیر وتعرق و محلی نظیر ارتفاع، شیب ... برای تعیین مناطق مساعد کشت گندم دیم در استان تهران را بررسی و تحلیل نمود.
گندم گیاهی است که به مقدار زیاد در مساحت وسیعی از زمین های کشاورزی دنیا وایران کشت می شود. با توجه به اهمیت استراتژیک گندم، شناسایی مناطق مساعد برای کشت این محصول زراعی براساس داده های اقلیمی باعث افزایش عملکرد آن خواهد شد. در این بررسی جهت تعیین مناطق مساعد کشت گندم دیم دراستان تهران از عناصر اقلیمی بارش ، دما وتبخیر وتعرق بالقوه(با استفاده از روش پنمن مانتیث فائو) در طول فصل رشد واز عوامل زمینی شیب وارتفاع استفاده می گردد.
تجزیه وتحلیل متغیرهای اقلیمی بااستفاده از روش های زمین آمار همچون کریجینگ، کوکریجینگ ومیانگین متحرک وزنی صورت خواهد گرفت. سپس با استفاده از توابع سیستم اطلاعات جغرافیایی متناسب باقابلیت دیم هر کدام از عوامل مطالعاتی را به حالات مناسب، متوسط، ضعیف و نامناسب تقسیم بندی نموده ونقشه های مربوط را ترسیم می کنیم. در ادامه از روی هم قرار دادن نقشه های یاد شده یک نقشه نهایی حاصل می آید.
1-4- سوالات پژوهش
با توجه به اهمیت موضوع، سوالهای اساسی این تحقیق عبارتنداز:
1- بااستفاده از پارامترهای هواشناسی وعوامل زمینی وروشهای مبتنی برزمین آمارچه مناطقی از استان تهران توان اکولوژیکی مناسب برای کشت گندم دیم می باشند؟
2-کدام یک ازانواع روشهای زمین آماری دارای کمترین خطا برای ترسیم نقشه های بارندگی، دما و تبخیروتعرق پتانسیل می باشد؟
1-5- اهداف تحقیق
این مطالعه با هدف تحلیل مکانی دما، بارش وتبخیر وتعرق در ایستگاه های سازمان هواشناسی و وزارت نیرو(تماب) استان تهران با استفاده از برخی روش های زمین آماری ومقایسه کارایی این روشها با یکدیگر وهمچنین تأثیر عوامل زمینی به منظور پهنه بندی مناطق مساعد برای کشت گندم دیم صورت می گیرد. از این رو اهداف مرحله‌ای آن را می‌توان با در نظر گرفتن ابعاد گوناگون اقلیمی وعوامل محلی به شرح زیر بیان کرد:
- مطالعه و بررسی منابع معتبر علمی در زمینه اقلیم شناسی کشاورزی وداده های جوی درزمین آمار در ایران و جهان و شناسایی و بکارگیری مشاهدات اقلیمی شاخص در کاشت گندم دیم.
- تهیه نقشه‌های هم‌ارزش اقلیمی و تعیین ارزش وزنی هر پارامتر در منطقه مورد مطالعه بااستفاده از روشهای زمین آمار.
- مقایسه انواع روشهای زمین آمار واستفاده از روشی که کمترین خطا را داشته باشد درتعیین پارامترهای اقلیمی.
- تهیه نقشه های توپوگرافی وشیب وتعیین ارزش وزنی هر پارامتر در منطقه مورد مطالعه
- پهنه بندی و مرزبندی اراضی استان تهران از لحاظ میزان مطلوبیت کاشت گندم دیم.
1-6-فصول پایان نامه
فصول مختلف این تحقیق به صورت زیرتدوین یافته است: در فصل دوم مقدمه ای دربارۀ پهنه بندی اقلیم شناسی کشاورزی، روشهای ناحیه بندی، تعیین تاریخ کشت و روشهای زمین آمار بحث می شود.درفصل سوم به تحقیقاتی که در زمینه پهنه بندی اقلیمی کشاورزی و زمین آمار وداده های جوی انجام شده است، اشاره می شود. درفصل چهارم روش شناسی لازم برای انجام تحقیق تشریح شده است. این امر شامل جمع آوری وآماده سازی داده های مورد نیاز در منطقه مورد مطالعه، چگونگی رسم نقشه هاو روش های زمین آماری به طور اجمالی می باشد. درفصل پنجم خلاصه ای از کارهای انجام شده و نتایجی که از این تحقیق گرفته شده آمده است. با لاخره فصل ششم به نتیجه گیری پژوهش اختصاص یافته است.
و...