مدل‌سازی خدمات هیدرولوژیک بوم‌سازگان و ارتباط آن‌ها با سنجه‌ها و فرآیندهای تغییر سیمای سرزمین در حوزه آبخیز تالار

ذبیحی, محسن; مرادی, حمیدرضا; خالدی‌درویشان, عبدالواحد; غلامعلی‌فرد, مهدی

doi:10.22034/iwm.2025.2067686.1244

مدل‌سازی خدمات هیدرولوژیک بوم‌سازگان و ارتباط آن‌ها با سنجه‌ها و فرآیندهای تغییر سیمای سرزمین در حوزه آبخیز تالار

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

محسن ذبیحی ¹

حمیدرضا مرادی ¹

عبدالواحد خالدی‌درویشان ¹

مهدی غلامعلی‌فرد ²

¹ گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

² گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

10.22034/iwm.2025.2067686.1244

چکیده

چکیده مبسوط
مقدمه: خدمات هیدرولوژیک بوم‌سازگان، ازجمله تولید آب و نگهداشت رسوب، برای حفظ تعادل بوم‌شناختی و پایداری منابع طبیعی ضروری هستند. با این حال، تغییرات سریع کاربری اراضی و الگوهای سیمای سرزمین ناشی از فعالیت‌های انسانی، این کارکردها را به‌طور فزاینده‌ای مختل کرده‌اند. پویایی‌ کاربری اراضی از طریق سنجه‌های سیمای سرزمین که ترکیب، ساختار و آرایش لکه‌های کاربری اراضی را توصیف می‌کنند، بازتاب می‌یابند. شاخص‌های پیکربندی فضایی ابزار مؤثری برای کمی‌سازی و تحلیل این الگوهای فضایی هستند. در همین راستا، این پژوهش با هدف مدل‌سازی و پیش‌بینی خدمات هیدرولوژیک بوم‌سازگان و بررسی ارتباط آن‌ها با سنجه‌های و فرآیندهای تغییر سیمای سرزمین در حوزه آبخیز تالار در استان مازندران انجام شده است.
مواد و روش‌ها: به‌منظور نیل به اهداف پژوهش، نقشه‌های کاربری اراضی سال‌های 1368، 1379 و 1393 با روش ماشین بردار پشتیبان و نقشه پیش‌بینی شده در سال 1409 با روش زنجیره مارکوف و مدلساز تغییر سرزمین در منطقه مطالعاتی تهیه شد. در ادامه، مجموعه‌ای از شاخص‌های ساختار سیمای سرزمین شامل تعداد لکه، تراکم لکه، شاخص بزرگترین لکه و غیره در محیط نرم‌افزار Fragstats و همچنین فرآیندهای تغییر سیمای سرزمین شامل تغییر شکل، جابه‌جایی، ایجاد و غیره در هر یک از طبقات کاربری اراضی با نرم‌افزار TerrSet استخراج شد. خدمات هیدورلوژیک تولید آب و نگهداشت رسوب نیز در سال‌های مطالعاتی و شرایط آتی با توجه به سناریوی تداوم روند فعلی تغییر کاربری اراضی در آبخیز تالار با بهره‌گیری از مدل InVEST مدل‌سازی و پیش‌بینی شد. در مرحله بعد، ارتباط سنجه‌ها و فرآیندهای تغییر سیمای سرزمین با عملکرد خدمات مورد اشاره در محیط نرم‌افزار SPSS با استفاده از ضریب همبستگیPearson مورد سنجش قرار گرفت.
نتایج و بحث: یافته‌های پژوهش حاکی از عملکرد بسیار خوب مدل مدلساز تغییر سرزمین در پیش‌بینی کاربری اراضی آبخیز تالار است (K_location=0.969 و K_no=0.964). نتایج نشان داد که از سال 1393 تا 1409، مقدار تغییر مساحت کاربرهای کشاورزی دیم، جنگل، کشاورزی آبی، باغ، مرتع و منطقه مسکونی به‌ترتیب 01/21، 86/14-، 66/5-، 76/5، 85/19- و 60/13 کیلومترمربع خواهد بود. علاه بر این، در بازه زمانی مذکور، مراتع و جنگل‌ها بهترتیب از 5/1100 به 6/1080 کیلومترمربع و از 1/546 به 24/531 کیلومترمربع کاهش می‌یابند، در حالی که کشاورزی دیم از 79/45 به 8/66 کیلومترمربع و مناطق مسکونی از 62/27 به 22/41 کیلومترمربع افزایش خواهند یافت. نتایج تحلیل همبستگی Pearson نشان داد که به‌جز تراکم لکه و تراکم لبه، سایر شاخص‌های الگوی مکانی با خدمات هیدرولوژیک تولید آب و نگهداشت رسوب دارای ارتباط معنی‌دار بودند. در این میان، سنجه مساحت لکه بیشترین همبستگی را با هر دو خدمت داشته و ضرایب همبستگی به‌ترتیب برابر با 699/0 و 782/0 به‌دست آمد. ارتباط معکوس سنجه شاخص بزرگ‌ترین لکه با تولید آب و نگهداشت رسوب در آبخیز تالار به‌دست آمد که نشان‌دهنده تأثیر منفی افزایش یکپارچگی لکه‌های بزرگ کاربری بر ظرفیت بوم‌سازگان در ارائه این خدمات هیدرولوژیک است. شاخص شکل سیما در کاربری‌های جنگل و مرتع طی دوره ۲۵ ساله کاهش و در سایر کاربری‌ها افزایش یافته است. کاهش این شاخص با کاهش تولید آب و نگهداشت رسوب در آبخیز تالار همراه بوده است. یافته‌های حاصل از پژوهش در خصوص فرآیند تغییر ایجاد در کاربری اراضی کشاورزی دیم منجر به افزایش تولید آب و کاهش نگهداشت رسوب شده است. کاربری اراضی جنگل نیز طی دوره مطالعاتی با فرآیند تغییر تنزل منجر به کاهش خدمات تولید آب و نگهداشت رسوب در آبخیز تالار شده است. به‌بیان دیگر، کاهش پوشش گیاهی ناشی از تخریب جنگل منجر به کاهش نگهداشت رسوب در آبخیز تالار طی دوره پژوهش شده است. کاهش تولید آب نیز در کاربری جنگل به‌سبب کاهش مساحت 02/71 کیلومترمربعی آن از سال 1368 تا 1393 می‌باشد.
نتیجه‌گیری: یافته‌ها نشان می‌دهد تداوم تغییرات کاربری اراضی و خردشدگی سیمای سرزمین می‌تواند موجب تضعیف خدمات هیدرولوژیک بومسازگان و کاهش تاب‌آوری بوم‌شناختی در آبخیز تالار شود. در این راستا، پژوهش حاضر نشان داد که تغییرات کاربری اراضی و ساختار سیمای سرزمین در آبخیز تالار تاثیر قابل توجهی بر خدمات هیدرولوژیک تولید آب و نگهداشت رسوب دارند. شاخص‌های سیمای سرزمین، به‌ویژه مساحت لکه، ارتباط معنی‌داری با این خدمات بوم‌سازگان داشتند و افزایش یکپارچگی لکه‌های بزرگ، تأثیر منفی بر عملکرد بوم‌سازگان داشت. کاهش پوشش جنگلی نیز به کاهش تولید آب و نگهداشت رسوب منجر شده است. این یافته‌ها بر اهمیت برنامه‌ریزی یکپارچه کاربری اراضی و حفاظت از منابع در شمال ایران تأکید دارد. به‌کارگیری رویکردی تلفیقی بر پایه مدل‌سازی مکانی، سنجه‌های سیمای سرزمین و تحلیل فرآیندهای تغییر، چارچوبی کاربردی برای ارزیابی و پیش‌بینی وضعیت خدمات بوم‌سازگان در مقیاس آبخیز فراهم می‌کند.

کلیدواژه‌ها

پایداری محیط زیستی

تحلیل مکانی

سناریوی تغییر

مدلسازی تغییر سرزمین

مدل InVEST

موضوعات