ارزیابی اثرات تغییر کاربری اراضی بر نگهداشت خاک با استفاده از مدل InVEST

چکیده مبسوطمقدمه: خدمات بوم سازگان به عنوان منافع مستقیم و غیرمستقیم حاصل از طبیعت، نقش بسیار مهمی در پایداری محیط زیست و مدیریت منابع طبیعی ایفا می کنند. یکی از این خدمات حیاتی، نگهداشت رسوب است که در فرآیند کاهش فرسایش خاک، حفظ حاصلخیزی، افزایش عمر مفید سدها و کنترل سیلاب ها اهمیت بالایی دارد. تغییر کاربری اراضی، به عنوان یکی از مهم ترین عوامل انسانی موثر بر بوم­سازگان­ها، می تواند تاثیرات چشم گیری بر این خدمت بگذارد. در دهه های اخیر، به دلیل عواملی نظیر رشد جمعیت، تغییرات اقلیمی، افزایش تقاضا برای غذا و انرژی، گسترش شهرنشینی و توسعه کشاورزی و صنعت، تغییرات قابل توجهی در الگوی کاربری اراضی در بسیاری از مناطق رخ داده است. این تغییرات منجر به برهم خوردن تعادل عملکردهای بوم سازگان و تشدید فرسایش و رسوب در حوزه های آبخیز شده اند. در این راستا، استفاده از مدل های مکانی و فرآیندمحور مانند مدل InVEST، با توانایی شبیه سازی ساده، اما موثر خدمات بوم­سازگان و طراحی سناریوهای مختلف مدیریتی، رویکردی کاربردی به شمار می رود. پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر تغییرات کاربری اراضی بر خدمت بوم سازگان نگهداشت رسوب، برای نخستین بار در حوزه آبخیز بازفت، واقع در بالادست سد کارون ۴، و با بهره گیری از ماژول نسبت تحویل رسوب (SDR) مدل InVEST انجام شد. مواد و روش ها: محدوده مورد مطالعه، حوزه آبخیز بازفت واقع در بخش بالادست حوزه کارون شمالی است که با ویژگی هایی نظیر اقلیم کوهستانی، شیب متوسط ۴۵ درصد و بارندگی سالانه حدود ۷۶۶ میلی متر شناخته می شود. برای تحلیل تغییرات کاربری اراضی، تصاویر ماهواره ای لندست مربوط به سال های ۲۰۰۱ و ۲۰۲۱ با استفاده از الگوریتم حداکثر احتمال و نرم افزارهای ENVI و ArcGIS طبقه بندی شدند. برای پیش بینی تغییرات آتی در افق ۱۴۲۰، از ابزار Scenario Generator بهره گیری شد که بر پایه تحلیل تناسب اراضی و با مشارکت کارشناسان محلی، سناریوهای تغییر کاربری را مدل سازی می کند. در ادامه، مدل SDR برای برآورد نسبت تحویل رسوب پیاده سازی گردید. ورودی های مدل شامل نقشه های کاربری اراضی، ارتفاع، فاکتورهای R، K، LS، C و P و همچنین پارامترهای مربوط به واسنجی مدل بودند. برای محاسبه فاکتورهای اکولوژیکی از روش هایی نظیر شاخص NDVI و ماتریس های AHP استفاده شد. نتایج مدل سازی شامل نقشه های هدررفت خاک، انتقال رسوب، توان نگهداشت خاک و تحلیل فضایی خدمات بوم­سازگانی بود که به صورت مکانی در سطح پیکسل در کل حوزه تهیه شد.نتایج و بحث: نتایج نشان داد که کاربری های انسانی مانند کشاورزی دیم، کشاورزی آبی و مناطق مسکونی روند افزایشی داشته اند، در حالی که پوشش های طبیعی نظیر جنگل های متراکم و مراتع متراکم کاهش یافته اند. بیشترین افزایش مربوط به کشاورزی دیم و مناطق مسکونی به مقدار ۹/۲۵ و۰۷/۶۳ درصد در سال­های ۱۴۰۰-۱۳۸۰ و در ادامه به مقدار ۲۱.۷ و ۲۰.۹۱ درصد برای دوره ۱۴۰۰ تا ۱۴۲۰ پیش­بینی گردید. بیشترین کاهش مربوط به جنگل های متراکم و مراتع متراکم به ترتیب۵۳/۷- و ۰۷/۹- درصد در سال ۱۳۸۰-۱۴۰۰ بوده است. نتایج مدل SDR نشان داد مقادیر پتانسیل هدررفت خاک، صادرات رسوب و رسوب ته­نشین شده تحت اثر تغییر کاربری اراضی به ترتیب ۰.۵۶، ۱.۰۱ و ۰.۱۶ درصد نسبت به شرایط فعلی حوزه افزایش خواهد یافت. این نتایج حاکی از آن است که ادامه روند گسترش کاربری های انسانی می تواند در بلندمدت منجر به کاهش توان بوم­سازگان در کنترل فرسایش و رسوب شود. یافته های مطالعه با نتایج پژوهش های مشابه همخوانی دارد و اهمیت مدیریت پایدار کاربری اراضی را برجسته می سازد.نتیجه گیری: نتایج این پژوهش نشان داد که کاهش پوشش های گیاهی، به ویژه جنگل ها و مراتع، عملکرد خدمات بوم­سازگانی در تنظیم فرسایش و رسوب را تضعیف می کند. تحلیل مبتنی بر مدل SDR در چارچوب InVEST بیانگر آن است که تغییرات کاربری زمین نقشی تعیین کننده در افزایش یا کاهش کارایی تنظیمی بوم سازگان دارند؛ بنابراین، اتخاذ سیاست های مبتنی بر حفاظت از پوشش های طبیعی و بهره گیری از ابزارهای مدل سازی فضایی برای برنامه ریزی مدیریت پایدار منابع طبیعی، ضرورتی اجتناب ناپذیر است.

کلیدواژه ها:

خدمات بوم­سازگانی ، مدل InVEST ، سناریوسازی و فرسایش خاک