Change detection of soil salinity using remote sensing in Zahed Shahr, Fars province

Subject Areas : Geospatial systems development

Roya Ranjbar ¹ , Hamidreza Owliaie ² , Hojjat Ranjbar ³ , Ebrahim Adhami ⁴

1 - MSc. Student of Soil Science, Department of Agriculture, Yasouj University
2 - Assoc. Prof. College of Soil Science, Department of Agriculture, Yasouj University
3 - Prof. College of Mining Engineering, Department of Technical and Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman
4 - Assoc. Prof. College of Soil Science, Department of Agriculture, Yasouj University

Received: 2018-03-06 Accepted : 2018-07-21 Published : 2018-10-23

Keywords: Spectral angle mapper, Supervised classification, Zahed Shahr, Soil salinity, Spectroradiometer,

Abstract :

Soil salinization is a predominant process in the degradation of arid and semi-arid soils that causes reduced the yield of crops, increases erosion and intensifies desertification. The Zahed Shahr studied area is located in the south and east of Fasa city, Fars province and in recent years the soil salinity has affected large areas of the farms and gardens in this area. The aim of this study was to evaluate the salinity changes of the soils during a 17 year period using Landsat 7 and 8 satellite images using the spectral angle mapping method. To do research, the salty soil spectra were extracted from satellite data and then using supervised classification the areas with salty soil were identified changes in salinity soils in ArcGIS software were investigated. Field studies, soil surface sampling, chemical analysis and spectral analysis of soil were performed by Spectroradiometer, and X-ray diffraction analysis for mineral identification was done. The results obtained from visible and shortwave infrared Spectroradiometer, and  X-ray diffraction analysis showed the presence of evaporites minerals (calcite, halite, gypsum). By comparison with real ground data, the spectral angle mapper method was identified to be efficient in the classification of soil salinity. The results of the SAM method for a period of 17 years show four times spatial increase in soil salinity in this area. The area of saline soils has increased from 1600 hectares in 2000 to 6500 hectares in 2017.

References:

امینی، د.، م. توکلی و م. رستمی‌نیا. 1396. پهنه‌بندی و بررسی روند شوری خاک با استفاده از تکنیک‌های سنجش‌ازدور و آنالیز زمین‌آماری (مطالعه موردی: شادگان، خوزستان). پژوهش‌های فرسایش محیطی، 7(4): 24-34.

ثنایی‌نژاد، ح.، ع. آستارایی، م. قائمی و پ. میر‌حسینی. 1390. بررسی قابلیت تصاویر ماهواره لندست ⁺ETM در مطالعات شوری خاک (مطالعه موردی: نیشابور). پژوهش­های زراعی ایران، 9(3): 348-355.

جباری، م. م.، ح. صحرایی، ع. احمدی و م. کشاورز. 1391. بررسی محدودیت‌های کمی و کیفی توسعۀ بهره‌وری از منابع آب دشت زاهدان-فسا. مهندسی منابع آب، 5(12): 79-85.

حبشی، خ.، ح. ر. کریم‌زاده و س. پور‌منافی. 1396. ارزیابی شوری خاک در شرق اصفهان بر پایه داده‌های سنجنده OIL و تجزیه‌وتحلیل عوارض توپوگرافی. سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 8(1): 36-51.

خادمی، ف.، ح. پیرخراطی و س. شاه کرمی. 1393. مطالعه روند افزایش خاک‌های شور اطراف دریاچه ارومیه با استفاده از GIS و RS. علوم‌زمین (زمین‌شناسی مهندسی و محیط‌زیست)، 24(94): 93-98.

خیامیم، ف.، ح. خادمی، ب. استنبرگ و ی. ویترلیند. 1394. قابلیت روش طیف‌سنجی مرئی-مادون‌قرمز نزدیک در پیش‌بینی چند ویژگی شیمیایی خاک‌های استان اصفهان. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی (علوم آب و خاک)، 19(72): 81-92.

سلمان‌پور، آ.، م. ح. صالحی، ج. محمدی و م. نادری. 1395. کاربرد داده‌های ماهواره‌ای لندست در بررسی روند گسترش شوری اراضی کشاورزی حاشیه دریاچه بختگان، استان فارس. مدیریت خاک و تولید پایدار، 6(1): 177-190.

عبدالعظیمی، هـ.، ک. علوی پناه، م. ح. مهدیان، ح. ر. متین فر، ا. پذیرا و م. ح. مسیح آبادی. 1389. شناسایی خاک‌های شور با تحلیل طیفى داده‌هاى سنجنده LISS-III و داده­های میدانی مطالعۀ موردى: استان فارس (دریاچه طشک و بختگان). زمین‌شناسی ایران، 4(13): 75-88.

محمد‌زاده، ک. و ب. فیضی‌زاده. 1396. مدل‌سازی اثرات خشکی دریاچه ارومیه بر روند گسترش شوری در اراضی کشاورزی حاشیه شرقی دریاچه با استفاده از تکنیک فازی شیءگرا،. سنجش‌ازدور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در منابع طبیعی، 8(3): 56-72.

مؤمنی، ع. 1389. پراکنش جغرافیایی و سطوح شوری منابع خاک ایران. پژوهش‌های خاک (ویژه شوری)، 24(3): 203-215.

نوحه­ گر، ا. و غ. ر. زارع. 1391. استخراج پهنه­های شوری خاک در مناطق خشک و نیمه ­خشک با استفاده از داده­ های سنجش‌ازدور (مطالعه موردی: شهرستان داراب). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 1(1): 49-64.

^{_{Abbas A, Khan S, Hussain N, Hanjra MA, Akbar S. 2013. Characterizing soil salinity in irrigated agriculture using a remote sensing approach. Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C, 55: 43-52.}}

^{_{Alavi Panah S, Goossens R. 2001. Relationship between the Landsat TM, MSS data and soil salinity. Journal of Agricultural Science and Technology, 3: 21-31.}}

^{_{Al-Senafy M, Abraham J. 2004. Vulnerability of groundwater resources from agricultural activities in southern Kuwait. Agricultural Water Management, 64(1): 1-15.}}

^{_{Dutkiewicz A, Lewis M, Ostendorf B. 2009. The suitability of airborne hyperspectral imagery for mapping surface indicators of salinity in dryland farming areas. In:  Remote sensing of soil salinization Impact on Land Management. CRC Press, United states, pp 93-112.}}

^{_{Farifteh J, Van der Meer F, Van der Meijde M, Atzberger C. 2008. Spectral characteristics of salt-affected soils: A laboratory experiment. Geoderma, 145(3-4): 196-206.}}

^{_{Gupta RP. 2017. Remote Sensing Geology. 3 edn. Springer Berlin Heidelberg, 428 pp.}}

^{_{Hillel D. 2000. Salinity Management for Sustainable Irrigation. Salinity Management for Sustainable Irrigation. Integrating Science, Environment, and Economics, World Bank Publications, 102 PP.}}

^{_{Hongyan C, Zhao G, Sun L, Wang R, Liu Y. 2016. Prediction of soil salinity using near-infrared reflectance spectroscopy with nonnegative matrix factorization. Applied spectroscopy, 70(9): 1589-1597.}}

^{_{Howari FM, Goodell PC, Miyamoto S. 2002. Spectroscopy of salts common in saline soils. In:  From laboratory spectroscopy to remotely sensed spectra of terrestrial ecosystems. Springer, pp 1-20.}}

^{_{Kang Q, Yu R, Zhang Z, Zhao X. 2005. Remote sensing application of soil salinization based on multi-source images. In: MIPPR 2005: Geospatial Information, Data Mining, and Applications. International Society for Optics and Photonics, p 60452V.}}

^{_{Kruse FA, Lefkoff A, Boardman J, Heidebrecht K, Shapiro A, Barloon P, Goetz A. 1993. The spectral image processing system (SIPS)-interactive visualization and analysis of imaging spectrometer data. Remote sensing of environment, 44(2-3): 145-163.}}

^{_{Momeni A. 2010. The geographic distribution of soil salinity levels in Iran. Journal of Soil Research, 24(3): 203-215.}}

^{_{Rao B, Sharma R, Ravi Sankar T, Das S, Dwivedi R, Thammappa S, Venkataratnam L. 1995. Spectral behaviour of salt-affected soils. International Journal of Remote Sensing, 16(12): 2125-2136.}}

^{_{Soltaninejad A, Ranjbar H, Honarmand M, Dargahi S. 2018. Evaporite mineral mapping and determining their source rocks using remote sensing data in Sirjan playa, Kerman, Iran. Carbonates and Evaporites, 33(2): 255-274.}}

^{_{Stoner ER, Baumgardner M. 1981. Characteristic Variations in Reflectance of Surface Soils 1. Soil Science Society of America Journal, 45(6): 1161-1165.}}

 Wang Y, Li Y. 2013. Land exploitation resulting in soil salinization in a desert–oasis ecotone. Catena, 100: 50-56.

^{_{Wang Y, Li Y, Xiao D. 2008. Catchment scale spatial variability of soil salt content in agricultural oasis, Northwest China. Environmental Geology, 56(2): 439-446.}}

^{_{Wu W, Mhaimeed AS, Al-Shafie WM, Ziadat F, Dhehibi B, Nangia V, De Pauw E. 2014. Mapping soil salinity changes using remote sensing in Central Iraq. Geoderma Regional, 2: 21-31.}}