مطالعه پارامترهای مؤثر بر پراکنش Tortrix viridana L. در جنگل‌های بلوط مریوان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای حشره‌شناسی کشاورزی، گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران

2 دانشیار، گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی‌سینا، همدان، ایران. پست‌الکترونیک: hmadadi@basu.ac.ir

3 دانشیار، گروه گیاه‌پزشکی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه کردستان، کردستان، ایران

4 دانشیار، گروه جنگل‌داری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کردستان، کردستان، ایران

10.22092/ijfrpr.2023.363026.1599

چکیده

سابقه و هدف: بلوط یک گونه رایج و یکی از مهمترین گونه‌ها در جنگل‌های زاگرس ایران است. جنگل‌های زاگرس نقش مهم و مؤثری در تأمین آب، حفظ خاک و تعدیل آب‌و‌هوای کشور دارد. متأسفانه بخش قابل‌توجهی از آن جنگل‌ها از زوال بلوط رنج می‌برند. جنگل‌های زاگرس تقریباً 40 درصد از پوشش جنگلی ایران را دربرمی‌گیرد که به‌ویژه در دو دهه اخیر جمعیت درختان بلوط (Quercus sp.) عمدتاً به‌دلیل خشک‌سالی، بیماری‌ها و حشرات آفت کاهش یافته است. یکی از آفات مهم در جنگل‌های غربی بلوط، پروانه جوانه‌خوار بلوط Tortrix viridana L., (Lep.: Tortricidae) است که از برگ‌های بلوط به‌عنوان میزبان اصلی تغذیه می‌کند.
مواد و روش‌ها : این تحقیق با هدف ارزیابی و پیش‌بینی میزان خسارت پروانه جوانه‌خوار بلوط در جنگل‌های بلوط با استفاده از روش‌های سنجش از دور و GIS از طریق تحلیل رگرسیونی نسبت‌های باقی‌مانده شاخ‌و‌برگ بلوط در نقاط نمونه‌برداری با شاخص‌های پوشش گیاهی داده‌های ماهواره سنتیل-2 در طول یکسال بررسی شد. پایش میدانی از 27 آوریل 2020 (8 اردیبهشت 1399) تا 14 می 2020 (25 اردیبهشت 1399) انجام شد. بدین منظور در یک مسیر، با عرض دو کیلومتر، در طول مسیر شهرستان سروآباد تا مرز باشماق با استفاده از نرم‌افزار GIS، از تعداد 100 مکان به‌صورت تصادفی نمونه‌برداری شد. در هر مکان نمونه‌برداری، چهار درخت در چهار جهت اصلی جغرافیایی (به‌منظور کاهش تأثیر جهت جغرافیایی بر پراکنش جمعیت T. viridana) انتخاب گردید. سپس چهار شاخه (به طول حدود 100 سانتی‌متر) به‌صورت تصادفی به‌عنوان واحد نمونه‌برداری با دقت قطع شد و تعداد لاروهای سن پنجم جوانه‌خوار بلوط شمارش شدند. سپس همبستگی بین تعداد آفت و پارامترهای میزان ارتفاع، شیب، فاصله از جاده، فاصله از رودخانه، فاصله از مناطق مسکونی، شاخص NDVI و شاخص دریافت نور با استفاده از آزمون‌های آماری شامل آزمون همبستگی پیرسون و رگرسیون خطی چندگانه بررسی شدند. بررسی نرمال بودن داده‌ها با استفاده از آزمون آماری کولموگروف- اسمیرنوف انجام شد. داده‌ها با استفاده از SPSS نسخه 26 تحلیل شدند.
نتایج و یافته‌ها: نتایج تحلیل همبستگی پیرسون بین متغیرهای یادشده و جمعیت آفت جوانه‌خوار بلوط نشان داد، جمعیت آفت بیشترین و کمترین همبستگی را به‌ترتیب با ارتفاع (651/0=r) و شیب (015/0-=r) دارد. بر‌اساس رگرسیون خطی چندگانه، متغیر ارتفاع بالاترین ضریب همبستگی را با جمعیت آفت داشت. همچنین، شاخص دریافت نور، NDVI و فاصله از آبراهه‌ها به‌ترتیب با همبستگی قوی تا ضعیف رتبه‌بندی شدند. نتایج نشان داد، رابطه بین زاویه شیب و تراکم پوشش گیاهی نیز معنادار (032/0=P، 214/0=r) بوده است. با توجه به نقشه شدت پراکنش آفت پروانه جوانه‌خوار بلوط که با استفاده از رابطه رگرسیون خطی چندگانه به دست آمده است نشان داد، بیشترین پراکنش آفت پروانه جوانه‌خوار بلوط در جنوب‌غربی شهر سروآباد مشاهده شد.
نتیجه‌گیری: بر پایه نتایج به‌دست‌آمده، واضح است که NDVI برای جداسازی میزان مختلف جمعیت شاخص مناسبی است. به‌علاوه، می‌توان نتیجه گرفت که جمعیت پروانه جوانه‌خوار بلوط در ارتفاعات بالا و تراکم بالای درختان بیشتر است. با در دسترس بودن مدل‌های جمعیتی، می‌توان اقدام به محدود نمودن پراکندگی T. viridana کرد، زیرا با تشخیص زودهنگام گسترش و پراکنش این آفت، می‌توان به نحو مؤثرتری کنترل را انجام داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Studying the effective factors of spatial distribution of in Mariwan oak forests

نویسندگان [English]

  • Sonia Seifi 1
  • Hossein Madadi 2
  • Hamed Ghobari 3
  • Mahtab Bavaghar 4
1 Ph.D. student of Agricultural Entomology, Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
2 Associate Prof., Department of Plant Protection, Faculty of Agriculture, Bu-Ali Sina University, Hamedan, Iran
3 Associate Prof., Department of Plant Protection, College of Agriculture, University of Kurdistan, Kurdistan, Iran
4 Associate Prof., Department of Forestry, Faculty of Natural Resources, University of Kurdistan, Kurdistan, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: Oak is a common and the most important species in Zagros forests of Iran. Zagros forests play a crucial and effective role in water supply, soil conservation and climate modification. Unfortunately, a significant part of those forests suffer from oak decline. Zagros forest covers almost 40% of Iran’s woodland which especially during the last two decades the population of oak trees (Quercus spp.) decreased mainly due to drought, diseases and insect pests. One of the most important pests in western oak forests is green oak leaf roller, Tortrix viridana L., (Lep.: Tortricidae) feed on oak leaves as the main host.  
Methodology: This research aimed to assess and predict the degree of damage to the oak forests using remote sensing and GIS methods through regression analysis of the oak foliage remaining ratios of field plots with a vegetation indices of Sentinel-2 data during a year. Field monitoring carried on from April- 27-2020 to May-14-2020. For this purpose, in a two-kilometer-wide vector along the route from Sarovabad city to Bashmaq border, 100 sampling locations were randomly determined using GIS software. In each sampling location, four trees were selected in the four main geographical directions (in order to reduce the effect of directions on distribution of T. viridana population). Then, four branches (length about 100 cm) were randomly cut as a sampling unit, and the number of fifth instar larvae of T. viridana, were counted. The correlation between the number of T. viridana and elevation, slope, distance from the road, distance from the river, distance from residential areas, NDVI and solar radiation index were analyzed using Pearson's correlation test and multiple linear regression. Data normality was checked using the Kolmogorov-Smirnov statistical test. Data were analyzed using SPSS software (Version 26).
Results: The results of Pearson's correlation analysis between the those variables and T. viridana population show the highest and lowest correlation of the T. viridana population with elevation (r= 0.651) and slope (r= -0.015), respectively. According to multiple linear regression, elevation had the highest correlation coefficient with T. viridana population density. In addition, solar radiation index, NDVI and distance from the river were ranked with strong to weak correlation, respectively. Results showed that, the relationship between slope and vegetation density is also significant (P= 0.032; r= 0.214). According to the distribution intensity map of the T. viridana, which was obtained using the multiple linear regression equation, it has been shown that the most distribution of the T. viridana was observed in the southwest of Sarovabad city. Clearly NDVI was convenient for separating different levels of damage.
Conclusion: It can be concluded that the population of T. viridana is obviously high at high altitude and in high tree densities. The results showed that the population density of T. viridana is higher wherever a dense vegetation was occurred. This research provided a feasible and quantitative method in the spatiotemporal prediction of green leaf roller occurrence by remote sensing and GIS. In conclusion, with the availability of population models, it is possible to limit the spread of T. viridana through earlier detection of pest incidence.

کلیدواژه‌ها [English]

  • GIS
  • green leaf roller
  • linear regression
  • modeling
  • remote sensing
  • Alehossein, S.A., Saadati, S.H. and Hamzeh Zarghani, H., 2013. Study of population dynamics of oak tortrix moth (Tortrix viridana) and its natural enemies in Fars province. Journal of Novel Researches on Plant Protection, 5(1): 12-19 (In Persian).
  • AliMohammadi Sarab, A., Jaafari, M. and Jaafari, A., 2010. Study of chlorophyll changes in forests using NDVI: Gilan. Journal of Remote Sensing and GIS in Planning, 1(2): 7-15
  • Assal, T.J., Sibold, J. and Reich, R., 2014. Modeling a historical mountain pine beetle outbreak using Landsat MSS and multiple lines of evidence. Remote Sensing of Environment, 155: 275-288.
  • Byzedi, M., Gholizadeh, B. and Abbasi, M.A., 2017. Analysis of wind energy potential to set up wind power plants in Kurdistan province using the Wiebull distribution model. Scientific Research Journal, 19(4): 55-65.
  • Cho, M.A., Sobhan, I., Skidmore, A.K. and De Leeuw, J., 2008. Discriminating species using hyperspectral indices at leaf and canopy scales. The International Archives of the Spatial Information Sciences, 5: 369-376.
  • Dey, D.C., 2014. Sustaining oak forests in eastern North America: regeneration and recruitment, the pillars of sustainability. Forest Science, 60(5): 926-942.
  • Esterby, S.R., Vernon, B., Thistlewood, H., Smith, S., Kabaluk, T., Nathoo, F. and Rivest, L.P., 2006. Case study in data analysis: Variables related to codling moth abundance and the efficacy of the Okanagan sterile insect release program. The Canadian Journal of Statistics/La Revue Canadienne de Statistique, 5: 493-530.
  • Fazeli, M.J. and Abaei, M., 1990. Green oak leaf-roller moth in Kohkiluyeh and Boyer-Ahmad Province (Tortrix viridana, Lep: Tortricidae). Applied Entomology and Phytopathology, 57: 1-2 (In Persian).
  • Firouzi, F., Tavoussi. T. and Mahmoudi, P., 2019. Evaluation of sensitivity of two vegetation indices, NDVI and EVI, to dry and wet years in dry and semiarid regions: Sistan. Geographical Information Periodical, 28 (110): 163-179.
  • Gooshbor, L., Bavaghar, M.P.L., Amanollahi, J. and Ghobari, H., 2016. Monitoring infestations of oak forests by Tortrix viridana (Lepidoptera: Tortricidae) using remote sensing. Plant Protection Science, 52(4): 270-276.
  • Hadian, F., Jaafari, R., Bashari, H and Soltani, S., 2012. Analysing different groups of remote sensing vegetation indices to study rangeland vegetation types. Scientific-Research Journal of Merta, 5(4): 420-429.
  • Haghighian, F., Yousefi, S. and Keesstra, S., 2020. Identifying tree health using sentinel-2 images: a case study on Tortrix viridana infected oak trees in Western Iran. Geocarto International, 6: 1-11.
  • Haghighian, F., Yousefi, S. and Keesstra, S., 2022. Identifying tree health using sentinel-2 images: a case study on Tortrix viridana infected oak trees in Western Iran. Geocarto International, 37(1): 304-314.
  • Hanfi, A. and Hatami, I., 2017. Providing the climate map of Kurdistan province using Geographic Information System. Scientific-Research Quarterly of Geographical Data, 22(89): 55-65.
  • Heidari, M., Bazyar, M., Hosseini, S.A., Hossein Haidari, R. and Shabanian, N., 2013. Study of forest destruction by used the diversity index in the Northern Zagros Forest (Case study: Oak forest). International Journal of Biological and Medical Research, 4: 2720-2725.
  • Imanyfar, S., Hasanlou, M. and Mirzaei Zadeh, V., 2019. Mapping oak decline through long-term analysis of time series of satellite images in the forests of Malekshahi, Iran. International Journal of Remote Sensing, 40(23): 8705-8726.
  • Kelly, N. M., 2020. Monitoring Sudden Oak Death in California Using High-resolution Imagery. [place unknown]. USDA Forest Service Gen. Tech. Rep. PSW-GTR, 184: 799-810.
  • Kharuk, V.I., Ranson, K.J. and Im, S.T., 2009. Siberian silkmoth outbreak pattern analysis based on spot vegetation data. International Journal of Remote Sensing, 30(9): 2377-2388.
  • Körner, C., 2007. The use of ‘altitude’in ecological research. Trends in ecology and evolution, 22 (11): 569-574.
  • Mahdavi, A., Mirzaizade, V., Niknezhad, M. and Karami, O., 2015. Investigation and prediction of oak decay using logistic regression model. Iranian Journal of Forest and Range Protection Research, 13(1): 20-33 (In Persian).
  • Mahmoodi, Sh., Ahmadi, K., Zahravi, M. and Karami, O., 2022. Modeling of Iranian oak distribution in the southwest of Iran based on the presence-based approach Maximum Entropy (MaxEnt). Journal of Forest Research and Development, 8(2): 55-77 (In Persian).
  • Moradi, G., PirBavaghar, M., Shakeri, M. and Fatehi, Z., 2020. Estimation of leaf area index in Zagros forests using Remote Sensing (a part of Baneh forests). Forest Research and Development, 6(4): 679-693.
  • Nada-Romoero, E., Petrlic, k., Verachtert, E., Bochet, E. and Poesen, J., 2014. Effects of slope angle and aspect on plant cover and species richness in a humid Mediterranean badland. Earth Surface Processes and Landforms, 39: 1705-1716.
  • Perbet, P., Fortin, M., Ville, A. and Béland, M., 2019. Near real-time deforestation detection in Malaysia and Indonesia using change vector analysis with three sensors. International Journal of Remote Sensing, 40(19): 7439-7458.
  • Pourhashemi, M., Mohajer, M.R.M., Zobeiri, M, Amiri, G.Z. and Panahi, P., 2004. Identification of forest vegetation units in support of government management objectives in Zagros forests, Iran. Scandinavian Journal of Forest Research 19(S4): 72-77.
  • Recanatesi, F., Giuliani, C. and Ripa, M.N., 2018. Monitoring Mediterranean Oak decline in a peri-urban protected area using the NDVI and Sentinel-2 images: The case study of Castelporziano State Natural Reserve. Sustainability, 10(9): 3308.
  • Shayestemehr, H., Karimzadeh, R., Feizizadeh, B. and Iranipour, S., 2021. Spatial distribution of Cydia pomonella (Lepidoptera: Tortricidae) populations and its relation with topographic variables. Applied Entomology and Zoology, 56(2): 187-197.
  • Silva, C.R., Olthoff, A.E., de la Mata, J.A.D. and Alonso, A.P., 2013. Remote monitoring of forest insect defoliation. A review. Forest Systems, 22(3): 377-391.
  • Vadrevu, K., Heinimann, A., Gutman, G. and Justice, C., 2019. Remote sensing of land use cover changes in South and Southeast Asian Countries. International journal of digital earth, 12(10): 1099-1102.
  • Vogelmann, J.E., 1990. Comparison between two vegetation indices for measuring different types of forest damage in the north-eastern United States. Title Remote Sensing, 11(12): 2281-2297.
  • Zargaran, M.R., Banj Shafiei, A., Mousavi Mirkola, S.R. and Ramezani, E., 2017. Survey on bio-ecology of Tortrix viridana and its distribution in West-Azerbaijan province. Iranian Journal of Plant Protection Science, 47(2): 231-240 (In Persian).

Zhan, Z., Yu, L., Li, Z., Ren, L., Gao, B., Wang, L. and Luo, Y., 2020. Combining GF-2 and Sentinel-2 images to detect tree mortality caused by red turpentine beetle during the early outbreak stage in North China. Forests, 11(2): 172