مدل سازی خدمات هیدرولوژیک بوم سازگان و ارتباط آن ها با سنجه ها و فرآیندهای تغییر سیمای سرزمین در حوزه آبخیز تالار

چکیده مبسوط مقدمه: خدمات هیدرولوژیک بوم سازگان، ازجمله تولید آب و نگهداشت رسوب، برای حفظ تعادل بوم شناختی و پایداری منابع طبیعی ضروری هستند. با این حال، تغییرات سریع کاربری اراضی و الگوهای سیمای سرزمین ناشی از فعالیت های انسانی، این کارکردها را به طور فزاینده ای مختل کرده اند. پویایی کاربری اراضی از طریق سنجه های سیمای سرزمین که ترکیب، ساختار و آرایش لکه های کاربری اراضی را توصیف می کنند، بازتاب می یابند. شاخص های پیکربندی فضایی ابزار موثری برای کمی سازی و تحلیل این الگوهای فضایی هستند. در همین راستا، این پژوهش با هدف مدل سازی و پیش بینی خدمات هیدرولوژیک بوم سازگان و بررسی ارتباط آن ها با سنجه های و فرآیندهای تغییر سیمای سرزمین در حوزه آبخیز تالار در استان مازندران انجام شده است. مواد و روش ها: به منظور نیل به اهداف پژوهش، نقشه های کاربری اراضی سال های ۱۳۶۸، ۱۳۷۹ و ۱۳۹۳ با روش ماشین بردار پشتیبان و نقشه پیش بینی شده در سال ۱۴۰۹ با روش زنجیره مارکوف و مدلساز تغییر سرزمین در منطقه مطالعاتی تهیه شد. در ادامه، مجموعه ای از شاخص های ساختار سیمای سرزمین شامل تعداد لکه، تراکم لکه، شاخص بزرگترین لکه و غیره در محیط نرم افزار Fragstats و همچنین فرآیندهای تغییر سیمای سرزمین شامل تغییر شکل، جابه جایی، ایجاد و غیره در هر یک از طبقات کاربری اراضی با نرم افزار TerrSet استخراج شد. خدمات هیدورلوژیک تولید آب و نگهداشت رسوب نیز در سال های مطالعاتی و شرایط آتی با توجه به سناریوی تداوم روند فعلی تغییر کاربری اراضی در آبخیز تالار با بهره گیری از مدل InVEST مدل سازی و پیش بینی شد. در مرحله بعد، ارتباط سنجه ها و فرآیندهای تغییر سیمای سرزمین با عملکرد خدمات مورد اشاره در محیط نرم افزار SPSS با استفاده از ضریب همبستگیPearson مورد سنجش قرار گرفت. نتایج و بحث: یافته های پژوهش حاکی از عملکرد بسیار خوب مدل مدلساز تغییر سرزمین در پیش بینی کاربری اراضی آبخیز تالار است (Klocation=۰.۹۶۹ و Kno=۰.۹۶۴). نتایج نشان داد که از سال ۱۳۹۳ تا ۱۴۰۹، مقدار تغییر مساحت کاربرهای کشاورزی دیم، جنگل، کشاورزی آبی، باغ، مرتع و منطقه مسکونی به ترتیب ۰۱/۲۱، ۸۶/۱۴-، ۶۶/۵-، ۷۶/۵، ۸۵/۱۹- و ۶۰/۱۳ کیلومترمربع خواهد بود. علاه بر این، در بازه زمانی مذکور، مراتع و جنگل ها به­ترتیب از ۵/۱۱۰۰ به ۶/۱۰۸۰ کیلومترمربع و از ۱/۵۴۶ به ۲۴/۵۳۱ کیلومترمربع کاهش می یابند، در حالی که کشاورزی دیم از ۷۹/۴۵ به ۸/۶۶ کیلومترمربع و مناطق مسکونی از ۶۲/۲۷ به ۲۲/۴۱ کیلومترمربع افزایش خواهند یافت. نتایج تحلیل همبستگی Pearson نشان داد که به جز تراکم لکه و تراکم لبه، سایر شاخص های الگوی مکانی با خدمات هیدرولوژیک تولید آب و نگهداشت رسوب دارای ارتباط معنی دار بودند. در این میان، سنجه مساحت لکه بیشترین همبستگی را با هر دو خدمت داشته و ضرایب همبستگی به ترتیب برابر با ۶۹۹/۰ و ۷۸۲/۰ به دست آمد. ارتباط معکوس سنجه شاخص بزرگ ترین لکه با تولید آب و نگهداشت رسوب در آبخیز تالار به دست آمد که نشان دهنده تاثیر منفی افزایش یکپارچگی لکه های بزرگ کاربری بر ظرفیت بوم سازگان در ارائه این خدمات هیدرولوژیک است. شاخص شکل سیما در کاربری های جنگل و مرتع طی دوره ۲۵ ساله کاهش و در سایر کاربری ها افزایش یافته است. کاهش این شاخص با کاهش تولید آب و نگهداشت رسوب در آبخیز تالار همراه بوده است. یافته های 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. به بیان 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 به سبب کاهش مساحت ۰۲/۷۱ کیلومترمربعی آن از سال ۱۳۶۸ تا ۱۳۹۳ می باشد. نتیجه گیری: یافته ها نشان می دهد تداوم تغییرات کاربری اراضی و خردشدگی سیمای سرزمین می تواند موجب تضعیف خدمات هیدرولوژیک بوم­سازگان و کاهش تاب آوری بوم شناختی 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. شاخص های سیمای سرزمین، به ویژه مساحت لکه، ارتباط معنی داری با این خدمات بوم سازگان داشتند و افزایش یکپارچگی لکه های بزرگ، تاثیر منفی بر عملکرد بوم سازگان داشت. کاهش پوشش جنگلی نیز به کاهش تولید آب و نگهداشت رسوب منجر شده است. این یافته ها بر اهمیت برنامه ریزی یکپارچه کاربری اراضی و حفاظت از منابع در شمال ایران تاکید دارد. به کارگیری رویکردی تلفیقی بر پایه مدل سازی مکانی، سنجه های سیمای سرزمین و تحلیل فرآیندهای تغییر، چارچوبی کاربردی برای ارزیابی و پیش بینی وضعیت خدمات بوم سازگان در مقیاس آبخیز فراهم می کند.

کلیدواژه ها:

پایداری محیط زیستی ، تحلیل مکانی ، سناریوی تغییر ، مدلسازی تغییر سرزمین ، مدل InVEST