Investigating the capability of Landsat -8 and Sentinel- 2 satellites in estimating the quantitative characteristics of stands in the Hyrcanian broadleaved forests of Golestan province S. Z.Seyed Mousavi, A. Fallah, J. Mohammadi, R.; id_orcid 0000-0001-7512-0574 Darvishzadeh Iranian Journal of Forest, 2025 Introduction: Obtaining timely information on the qualitative and quantitative characteristics of forests is useful in ecosystem management, designing management and protection plans. Considering the role of Hyrcanian forests in maintaining biological diversity, adjusting climate, environmental and economic values, and protecting water and soil, and the high cost and time-consuming nature of measuring the quantitative characteristics of the forests through field methods, remote sensing application and modeling provide a lot of information in this field so that there is less need to do field work. The purpose of this research is to investigate the capability of Landsat-8 and Sentinel-2 satellites in estimating quantitative characteristics of stands in broadleaved forests of Golestan province. Materials and methods: In this study, 230 circular sample plots with an area of 1000 square meters were measured using a systematic sampling method and a 100x100 meter grid in five sites of Kordkoy, Shasat Kalateh, Zarrin Gol, Sukhdari and Loveh. The geographic center of each plot was recorded using a Differential Global Positioning System (DGPS) device. In each plot the species, the DBH was more than 12.5 cm and the height of the trees were measured. Then the number of trees density (n. ha<sup>-1</sup>), volume (m<sup>3</sup>. ha<sup>-1</sup>), basal area (m<sup>2</sup>. ha<sup>-1</sup>) located in each sample plot were calculated. After processing the images and creating plant indices (NDVI ،RVI ،EVI ، GNDVI ، PCA ، SAVI ، IPVI and DVI), the numerical values corresponding to the ground sample plots were extracted from the spectral bands. Uncertainty analysis of the results was also carried out using the Monte Carlo method. Data modeling was carried out using two methods: multiple linear regression and the Random Forest algorithm .In this study, a total of 230 sample plots were used, with 175 plots (75%) allocated for model development, and the remaining 55 plots (25%) employed for validation purposes within the data mining algorithms. Results: The results of estimating the quantitative characteristics of basal area (m<sup>2</sup>. ha<sup>-1</sup>) and volume (m<sup>3</sup>. ha<sup>-1</sup>) using linear multivariate regression showed that the percentage of root mean square error was 50.72 and 47.06 using Landsat-8 data, respectively and 48.66 and 45/89 using Sentinel- 2 data. The results also showed that the root mean square error percentage for the characteristics of basal area (m<sup>2</sup>. ha<sup>-1</sup>) and volume (m<sup>3</sup>. ha<sup>-1</sup>) are 44.53 and 41.28 percent with Using Landsat-8 data, respectively, and 44.21 and 39.66 using Sentinel-2 data and random forest algorithm. Conclusion: In general, the results of the study indicated that the Random Forest algorithm, combined with Sentinel-2 data, provided approximately 6 to 11 percent better estimates of basal area (m<sup>2</sup>. ha<sup>-1</sup>) and volume (m<sup>3</sup>. ha<sup>-1</sup>) quantitative characteristics compared to the linear regression method using Landsat 8 data. Furthermore, the uncertainty analysis showed that the mean estimated values of basal area and volume were within the confidence interval (2.5–97.5%), suggesting that the chosen model was appropriate. In summary, the approach used in this study demonstrated a moderate capability in estimating quantitative basal area and volume of the forest.
Graphical Estimation of the Quadratic Mean Diameter for fine Woody Debris in the Hyrcanian Beech Forests of Kheiroodkenar, Nowshahr علی اصغر واحدی, اصغر فلاح, نسترن نظریانی Iranian Journal of Forest, 2024 مقدمه: خشکدارهای ریز (FWDs) کف بومسازگانهای جنگلی با تأثیر اساسی در چرخۀ کربن اتمسفری و بهعنوان یکی از مخازن اصلی کربن در ارزیابی اقتصاد سبز در ارتباط با ذخایر کربن سهم مهمی را به خود اختصاص میدهد. از اینرو، برآورد هرچه دقیقتر موجودی کربن FWDs بسیار ضروری است. هدف پژوهش حاضر معرفی میانگین درجه دوم قطر (QMD) خشکدارهای مذکور بهمنظور افزایش دقت برآورد ذخایر کربن آنهاست.مواد و روشها: در این پژوهش بهطور تصادفی چهار قطعه نمونۀ 20×20 متر مربعی در سطح یک هکتار تودههای خالص و آمیختۀ راش (تیپ راش- ممرز) در جنگل خیرودکنار جانمایی شد. در راستای هر ضلع قطعه نمونۀ مربعی بهعنوان خط ترانسکت (در مجموع 16 خط نمونه)، قطر محور مرکزی چوبهای منقطع با خط نمونۀ مزبور اندازهگیری و ثبت شد. سپس سه طبقۀ قطری مختلف (5/7- 5/4، 5/4- 5/2، 5/2-1 سانتیمتر) براساس توزیع فراوانی خشکدارها بهصورت مجزا تفکیک شد. با روش تخمین منحنی مبتنی بر برازش مدل توانی توزیع فراوانی قطر خشکدارها، سطح زیر منحنی برای هر طبقۀ قطری بهمنظور دستیابی به مقادیر QMD محاسبه شد. برای محاسبۀ سطح زیر منحنی در تودههای مزبور از شیب مدل لگاریتم خطی حاصل از تبدیل لگاریتمی تابع توانی برازشیافته در هر توده استفاده شد. یافتهها: با توجه به روند وارونۀ شیب برازش در تودۀ خالص راش (57/1- = b) و تودۀ آمیخته (03/2- = b)، نتایج حاکی از فراوانی بیشتر توزیع FWDs در طبقههای قطری مذکور در تودۀ خالص راش بوده است. مقادیر QMD برای هر طبقۀ قطری در هر یک از تودهها با اختلاف جزئی دارای مقدار عددی بیشتری نسبت به میانگین حسابی و میانۀ توزیع فراوانی قطر بوده است. مقادیر آمارۀ مزبور تودۀ خالص راش در طبقههای قطری تعریفشده بهترتیب 63/1، 47/3 و 73/5 سانتیمتر و در تودۀ آمیختۀ راش در طبقههای اول و دوم قطری بهترتیب 57/1 و 36/3 سانتیمتر محاسبه شد.نتیجهگیری: این اختلاف جزئی است، اما بدیهی است که برآورد مقدار زیتوده و موجودی کربن با استفاده از مقادیر QMD در روابط محاسباتی مبتنی بر خط ترانسکت (پارامتر حاصلضرب تعداد خشکدارهای هر طبقۀ قطری در مربع مقادیر QMD) دارای دقت بیشتری است و انتظار میرود که در مقیاس کلان (پارسل، سری و بخش) مقادیری بیشتری را نشان دهد.
Variations of soil carbon storage according to age in reforested stands of Acer velutinum Boiss. (case study: Neka-Zhalmroud forests) مهدی سعیدی, سیدمحمد حجتی, اصغر فلاح Iranian Journal of Forest, 2023 تغییرپذیری خصوصیات خاک با گذشت زمان در تودههای جنگلکاری بهمنظور تعیین محدودۀ سنی بهینه برای اهداف مختلف مدیریتی از جمله موضوعات پژوهشی است که در ایران کمتر به آن توجه شده است. در این پژوهش تغییرات ذخیرۀ کربن خاک برحسب سن در تودههای جنگلکاریشدۀ افرا پلت در جنگلهای نکا- ظالمرود بررسی شد. سه سن تودۀ 20-10، 30-20 و 40-30 سال در منطقه انتخاب و برای آماربرداری از قطعات نمونه 20×20 متر با استفاده از روش منظم- تصادفی با ابعاد شبکه 50×50 متر استفاده شد. سپس پنج نمونه خاک (در مرکز و چهارگوش قطعه نمونه) از خاک سطحی (15-0 سانتیمتری) با استفاده از استوانه فلزی در سه قطعه نمونه در هر طبقۀ سنی برداشت شد. نتایج نشان داد که از بین مشخصههای فیزیکی بیشترین مقدار رطوبت خاک (33/37 درصد) متعلق به سن تودۀ 40-30 ساله و بیشترین مقدار جرم مخصوص ظاهری (17/2 گرم بر سانتیمتر مکعب) متعلق به سن تودۀ 20-10 ساله است. بررسی ویژگیهای شیمیایی خاک نشان داد که بهجز واکنش خاک و هدایت الکتریکی، بقیۀ مشخصهها تحت تأثیر سن تودهها اختلاف معنیداری دارند. بیشترین فسفر قابل جذب، نیتروژن کل و کربن آلی بهترتیب با 81/7 میلیگرم بر کیلوگرم، 35/0 و 1/6 درصد در تودۀ 40-30 ساله و بیشترین پتاسیم قابل جذب با 91/638 میلیگرم بر کیلوگرم در تودۀ 20-10 ساله مشاهده شد. نتایج بررسی ترسیب کربن نشان داد که تودۀ 40-30 ساله با 89/305 تن در هکتار کربن ترسیبشده بیشترین توانایی را دارد. بنابراین میتوان نتایج این پژوهش مبنی بر سن بهینۀ ذخیرۀ کربن (40-30 سال) برای جنگلکاری افراپلت را برای اهداف مدیریتی مختلف معرفی کرد.
Genetic diversity of Parrotia persica (DC) C.A. Meyer in Hyrcanian forests مجتبی ایمانی راستابی, حمید جلیلوند, اصغر فلاح, بهزاد شاهین Iranian Journal of Forest, 2023 انجیلی گونۀ بومی و مختص جنگلهای هیرکانی است که از غرب تا شرق جنگلهای شمال ایران پراکنش دارد. در این پژوهش، تنوع ژنتیکی انجیلی با استفاده از اطلاعات مولکولی جمعیتهای جمعآوریشده از استانهای گیلان (سه رویشگاه)، مازندران (چهار رویشگاه) و گلستان (سه رویشگاه) بررسی شد. با کمک نشانگر AFLP، 826 باند بهدست آمد که بیش از 90 درصد آنها چندشکل بودند و میانگین محتوای اطلاعات چندشکل (PIC) و شاخص نشانگر (MI) بهترتیب 24/0 و 4/22 محاسبه شد. تجزیهوتحلیل خوشهای برمبنای ضریب تشابه جاکارد و الگوریتم UPGMA نشان داد که تنوع گستردهای در نمونههای جمعآوریشده وجود دارد، بهطوریکه براساس ضریب تشابه جاکارد، دامنۀ تشابه ژنتیکی از 26/0 تا 44/0 متغیر بود. نتایج تجزیۀ واریانس مولکولی (AMOVA) نشان داد که 21 درصد از تنوع ژنتیکی کل در جمعیتهای انجیلی ناشی از تنوع ژنتیکی بین جمعیتهای سه استان گلستان، مازندران و گیلان است و تنوع ژنتیکی درون جمعیتهای رویشگاهها، 79 درصد بهدست آمد. میتوان نتیجهگیری کرد که براساس تنوع اطلاعات مولکولی تنوع بین جمعیتهای انجیلی بهمراتب از تنوع درونجمعیتی آن کمتر است. به نظر میرسد که تنوع موجود بین جمعیتهای انجیلی بیشتر متأثر از محیط باشد تا ژنتیک. البته برای نتیجهگیری دقیقتر پیشنهاد میشود که اکوتونهای مختلف جمعیت انجیلی نیز با نشانگرهای مولکولی بررسی شوند.
Landslide Risk Modeling using Data Mining in Hyrcanian Forests Nastara Nazariani, Asghar Fallah Journal of Watershed Management Research, 2023 Introduction and Objective:In recent years, the increases in population and expansion of settlements in hazardous areas have greatly increased the impact of natural disasters in industrialized and developing countries.Landslide risk zoning helps to identify strategic points and geographically prone critical areas.Therefore, measures for rapid, safe mitigation and strategic planning for the future are important.In fact, landslide risk assessment may be a suitable and cost-effective help for land use planning, so in this regard, the aim of the current research is to model the risk of landslides using non-parametric data mining in watersheds of Hyrcanian forests.Material and Methods: For this purpose, the map of landslide risk according to the Mora and vahrson method with the effect of factors affecting the occurrence of landslides including topographical factors, hydrological and climatic factors, geological factors, land cover factors, human factors, hydrographic network from digital elevation model, geological map It was prepared using the map of the Geological Organization of the country, and to obtain the elevation index and the relative height, first, using the curve of height levels taken from the 1:25000 topographic maps of the region, the map of the elevation classes was prepared.After that, the study area was divided into one-square-kilometer grids, and maps with the lowest and highest elevations in one-square-kilometer grids were obtained; in the last step, by subtracting these two maps, a map was obtained whose information shows the value of the postal index and relative height.Monthly rainfall was also used to obtain the soil moisture index.Finally, algorithms of three random forest models, an artificial neural network, and a decision tree algorithm were used to model the risk of landslides in the STATISTICA 12.0 software environment.Results: According to the results, the highest distribution of landslide areas belongs to the lowrisk class (76%).TP, SL, SR, and TS variables were considered the essential factors of landslide occurrence based on their importance.The results of validation with three algorithms of RF, CART, and ANN showed; According to the coefficient of explanation obtained in modeling the risk of landslides, the artificial neural network model with (R 2 =0.99) is more accurate than other methods. Conclusion:The results of the present study showed that data mining methods have a high capability in predicting the risk of landslides.Therefore, the use of the mentioned methods can be considered in reducing the risks associated with landslides and planning for land use.
Spatial pattern and intra-specific competition of beech trees in the development stage of volume accumulation in Hyrcanian forest (Case study: Kheyroud forest, Nowshahr) مرتضی مریدی, اصغر فلاح, محمدرضا پورمجیدیان, کیومرث سفیدی Iranian Journal of Forest, 2023 الگوی مکانی گونههای درختی میتواند اطلاعات زیادی در مورد فرایندهای پویایی جنگل و فعل و انفعالات بین و درونگونهای، از جمله استقرار جنگل، رشد درختان، رقابت گونهها و مرگومیر گیاهان ارائه دهد. این پژوهش با هدف اصلی بررسی الگوی مکانی و ارتباط متقابل درختان راش (Fagus orientalis Lipsky) در مرحلۀ تحولی انباشت حجم، در روند تحول جنگلهای راش هیرکانی در مرحلۀ نهایی توالی انجام گرفت. به این منظور سه قطعه نمونۀ یک هکتاری انتخاب شد و آماربرداری صد درصد از مشخصههای درختان از جمله نوع گونه و قطر برابرسینه انجام گرفت و موقعیت مکانی تمام درختان ثبت شد. نتایج حاصل از شاخص زاویۀ یکنواخت نشاندهندۀ الگوی منظم درختان همسایه بود. شاخص آمیختگی بهطور متوسط 08/0 بهدست آمد که نشاندهندۀ رقابت شدید درونگونهای و تمایل کم درختان راش به قرار گرفتن در کنار گونههای دیگر بود. میانگین شاخص تمایز قطری و ارتفاعی بهترتیب 36/0 و 28/0 محاسبه شد که بیانگر اختلاف متوسط درختان همسایه نسبت به هم بود. براساس نتایج تابع تکمتغیرۀ L11، در قطعات 1، 2 و 4 بهترتیب درختان تا فاصلۀ بین درختی 7، 4 و 6 متر، درختان الگوی منظم داشتند و در بقیۀ فواصل در داخل محدودۀ مونتکارلو قرار گرفتند. براساس نتایج تابع دومتغیرۀ L12، در هر سه قطعه نمونه درختان کمقطر با درختان میانقطر و قطور حداقل تا فاصلۀ 5 متر، اثر متقابل منفی داشتند. هر گونه دخالت براساس برنامههای پرورش جنگل مستلزم توجه کافی به حفظ ویژگیهای ساختاری توده در این مرحله از تحول تودههای راش است.
Variation in Carbon Sequestration and Soil Properties in Relation to Stand Age in Maple and Alder Plantations Seyed Mohammad Hojjati, Mahya Tafazoli, Mehdi Imani, Mazaher Alazmani, Asghar Fallah, Mohammad Reza Pourmajidian Journal of Sustainable Forestry, 2023 Increased CO2 levels caused by human activities (e.g., fossil fuel consumption and deforestation) has become a major concern for climate change and caused environmental problems. Afforestation/reforestation can help mitigate CO2 emission in the atmosphere by sequestering atmospheric carbon (C) in tree biomass. Herein, the above- and below-ground C sequestration of two pioneer tree species, including Acer velutinum Bioss and Alnus glutinosa L plantation stands of 25 (A25) and 35 (A35) years old were studied. The mean annual growth of diameter at breast height (cm/year) was significantly higher in A35 than A25, while the mean growth of height (m/year) was significantly higher in A25. The total and mean annual growth of the tree biomass and C storage (root and trunk) was significantly higher in A35. The amount of soil C sequestration in A35 was also significantly higher than in A25. The above-ground C sequestration and the annual average of C sequestration of the trees were positively correlated with soil moisture, pH, nitrogen, and phosphorus. Our study illustrates the benefits of considering stand age in the growth and developmental patterns of forest ecosystems in estimating terrestrial C stocks.
Optimal method to determine density of the scarce vegetation in dry desert: Variable area transect (VAT) applied to Saxaul (Haloxylon ammodenderon) community Polish Journal of Ecology, 2011
