تحلیل تغییرات در مقیاس حوضة آبخیز براساس سنجهها و الگوهای فضایی سیمای سرزمین؛ نمونة پژوهش: حوضة آبخیز انزلی

نوع مقاله: مقاله علمی

نویسندگان

1 استادیار گروه پژوهشی- پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی

2 کارشناسی ارشد گروه پژوهشی- پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی

10.22108/gep.2020.120800.1245

چکیده

انسان‌ها به‌طور گسترده و فزاینده‌ای شکل، الگو و عملکرد تقریباً تمامی سیماهای سرزمین را تغییر داده‌اند. اثرهای تجمعی فعالیت‌های انسانی بر محیط‌زیست، محرکی برای انجام پژوهش‌های گسترده با هدف شناسایی سنجه‌های راهنما به‌منظور سنجش کیفیت محیط‌زیست درزمینة مقاصد برنامه‌ریزی، پایش و مدیریت منابع شده است. هدف از این پژوهش، بررسی الگوی تغییرات سیمای سرزمین در حوضة آبخیز انزلی است. بدین منظور از تصاویر ماهواره‌ای لندست برای تولید پوشش زمینی در سه مقطع زمانی 1994، 2008 و 2018 استفاده شده است. در این بررسی برای تعیین میزان تغییر پوشش‌های زمینی، سنجه‌های تعداد لکه‌ها، تراکم لکه‌ها، مساحت کلاس، شاخص بزرگ‌ترین لکه، درصد پوشش کلاس و تراکم لکه‌ها تجزیه و تحلیل شد؛ همچنین براساس چگونگی تغییرات سنجه‌های سیمای سرزمین، الگوی تغییرات سیمای سرزمین در قالب‌های حذف، تجمیع، خلق یا ایجاد و نیمه‌شدن بررسی شد.
یافته‌های پژوهش در فاصلة زمانی 1994- 2018 نشان‌دهندة کاهش 10درصدی پوشش جنگلی و افزایش 8/5درصدی پوشش کشاورزی است. شاخص بزرگ‌ترین لکه نشان‌دهندة کاهش بزرگ‌ترین لکة جنگلی بوده است؛ همچنین براساس تغییرات الگوی سیمای سرزمین، الگوی حذف در هر سه مقطع زمانی، الگوی غالب بوده که عمدتاً در سطح پوشش جنگلی رخ داده است. دومین الگوی غالب، الگوی خلق یا ایجاد است. این الگو به‌طور عمده در سطح کلاس پوشش کشاورزی روی داده و موجب توسعة این پوشش شده است.
نتایج پژوهش بیان‌کنندة کاهش انسجام سرزمینی حوضة آبخیز انزلی و کاهش پیوستگی مهم‌ترین پوشش آن یعنی لکه‌های کلیدی جنگل است. لکه‌های جنگلی با وقوع همزمان الگوهای حذف، نیمه‌شدن و تجمیع کاهش سطح یافته و در پوشش اختلالی کشاورزی به دلیل ادغام یا تبدیل مستقیم لکه‌های جداافتادة طبیعی، پدیدة خلق و ایجاد روی داده و از این راه سطح آن افزایش یافته است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Analysis of Changes in the Scale of the Watershed Based on the Metrics and Spatial Patterns of the Landscape (Case Study: Anzali Watershed)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Panahandeh 1
  • Sadaf Feyzi 2
1 Assistant Professor, Academic Center for Education, Culture, and Research (ACECR), Environmental Research Institute, Rasht, Iran
2 Research Expert, Academic Center for Education, Culture, and Research (ACECR), Environmental Research Institute, Rasht, Iran
چکیده [English]

Human beings have extremely changed the shape, pattern, and function of nearly all landscapes. The cumulative effects of human activities on the environment have been the impetus for extensive research aimed at identifying guiding metrics to assess the quality of the environment in terms of planning, monitoring, and resource management purposes.
The purpose of this study was to investigate the pattern of changes in the landscape in the Anzali watershed. For this purpose, Landsat satellite images have been used to produce land cover in three time periods of 1994, 2008, and 2018. In this study, to determine the rate of change of land cover, the metrics of the number of patches (NP), class area (CA), patch density (PD), percentage of land (PLAND), and large patch index (LPI) were analyzed. Also, based on how landscape metrics change, the pattern of landscape changes was examined in the forms of attrition, aggregation, creation, and dissection.
The findings of the study indicated a 10% decrease in forest cover and a 5.8% increase in agricultural cover in the period 1994-2018. Also, the largest patch index showed the reduction of the largest patch of the forest. Also, based on the changes in the landscape pattern, attrition was a dominated pattern that occurred mainly at the forest cover level. The second dominant pattern was the pattern of creation. This pattern has occurred mainly at the level of agricultural cover class and has led to the development of this cover. The results indicated a decrease in Anzali watershed integrity and connectivity of the forest patches as the most important cover in the watershed. Forest patches decreased with the simultaneous occurrence of attrition, aggregation, and dissection patterns. In agricultural coverage, due to the direct integration or conversion of isolated natural patches, the phenomenon of creation has occurred and thus its level has increased.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Metrics
  • Attrition
  • Aggregation
  • Dissection
  • Land cover
  • Land Use

. مقدمه

فعالیت‌های انسانی به‌طور گسترده و فزاینده‌ای شکل، الگو و عملکرد تقریباً تمامی سیماهای سرزمین را تغییر می‌دهد. زندگی بشر به‌طور مستقیم و غیرمستقیم متأثر از این تغییرات است که آثار مخرب و منفی بسیاری بر بخش‌های مختلف محیط‌زیست در مقیاس محلی و جهانی بر جای می‌گذارد (Lambin & Meyfroidt‚ 2011: 3465). پیامدهای تجمعی ناشی از فعالیت‌های انسانی، محرکی برای انجام پژوهش‌های گسترده با هدف شناسایی سنجه‌های راهنما به‌منظور سنجش کیفیت محیط‌زیست درزمینة مقاصد برنامه‌ریزی، پایش و مدیریت منابع شده است (Moges & Bhat‚ 2018: 3317). به‌منظور کنترل و محدودکردن این پیامدها، متخصصان، برنامه‌ریزان و مدیران منابع طبیعی به‌دنبال روش‌هایی جامع برای تفسیر روابط بین کاربری‌های انسانی و کیفیت محیط‌زیست هستند که این امر نیازمند بررسی ساختار، عملکرد و تغییرات کاربری‌ها به‌مثابة اصول پایه در بررسی‌های بوم‌شناسی سیمای سرزمین است (کرمی و فقهی، 1390: 79؛ Eskandari et al.‚ 2011: 137). در این زمینه سیماهای سرزمین مختلف در مقیاس‌های متفاوت با استفاده از علم سنجش از دور بررسی شده‌اند؛ همچنین ابداع و توسعة سنجه‌های سیمای سرزمین به‌مثابة نمایه‌های کمّی سیمای‌ سرزمین و امکان محاسبة این متریک‌ها از نقشه‌های کاربری و پوشش اراضی حاصل از داده‌های ماهواره‌ای برای سنجش کیفیت محیط‌زیست، تحولی شگرف در این زمینه ایجاد کرده است (Apan et al.‚ 2002: 43). در این بررسی‌ها، کاربری‌های انسانی که موجب تخریب و ازهم‌گسیختگی زیستگاهی و تغییر نظام هیدرولوژی حوضه‌های آبخیز شده‌اند، بیشترین توجه را به خود اختصاص داده‌اند (نظرنژاد و همکاران، 1398: 75).

در این زمینه نوحه‌گر و همکاران (1394) ساختار سیمای سرزمین بخش مرکزی استان گیلان را با استفاده از سنجه‌های توزیع مکانی و ترکیب‌بندی تکه‌ها بررسی کردند. نتایج آنها نشان داد تعداد لکه‌های انسان‌ساخت افزایش یافته، جنگل‌ها از هم گسسته و سطح آنها کاهش یافته است. براثر فعالیت‌های انسانی، ساختار سیمای سرزمین تکه‌تکه شده و پیوستگی آنها کاهش یافته و چشم‌انداز منطقه به‌ویژه یکپارچگی اراضی کشاورزی متحول شده است.

نظرنژاد و همکاران (1397) نیز پژوهشی دربارة حوضة آبخیز قره‌سو انجام داده‌اند. آنها تغییرات را با استفاده از سنجه‌های تعداد لکه، تراکم لکه، درصد پوشش سیمای سرزمین و بزرگ‌ترین لکه در سطح کلاس و تعداد لکه، تراکم لکه، تنوع شانون و پیوستگی در سطح سیمای سرزمین ارزیابی کرده‌اند. نتایج این پژوهش نشان داد در سطح کلاس با افزایش کاربری انسان‌ساخت، اندازة بزرگ‌ترین لکة مرتعی در محدودة پژوهش کاهش یافته و در سطح سیمای سرزمین محدودة پژوهش تکه‌تکه و ناپیوسته‌تر شده است.

همچنین پژوهش موگس و بهات[1] (2018) با عنوان «بینش تغییرات (LU/LC) و آثار آنها بر حوضة آبخیز ریب[2]، ارتفاعات شمال غربی اتیوپی» نشان داد در طول دورة پژوهش، کاربری‌های کشاورزی و مسکونی افزایش چشمگیری داشته‌اند؛ در حالی که مراتع و چمنزارها در همان مدت‌زمان به‌تدریج کاهش یافته‌اند. این تغییرات در منطقة پژوهش موجب تخریب شدید محیط‌زیست است که به‌نوبة خود بر پایداری محیط‌زیستی، بهره‌وری کشاورزی، امنیت غذایی و معیشت روستایی تأثیرگذار خواهد بود.

پایودیال و همکاران[3] (2019) نیز آثار تغییرات سیمای سرزمین را بر حوضة آبخیز پهوا[4] (نپال) در عرضة خدمات اکوسیستم در طول چهل سال ارزیابی کمّی و کیفی کردند. نتایج این پژوهش نیز نشان‌دهندة تبدیل جالب توجه اراضی کشاورزی، علفزارها و جنگل‌های تخریب‌شده به جنگل‌های انبوه و متراکم بود که این جنگل‌ها نسبت به سایر انواع پوشش اراضی تقریباً مزایای بیشتری دارند.

همچنین دینکا و چاکا[5] (2019) پژوهشی در حوضة آدی[6]، ارتفاعات مرکزی اتیوپی، انجام داده‌اند. نتایج تجزیه و تحلیل تغییرات کاربری و پوشش اراضی در این پژوهش نشان داد پوشش اراضی جنگلی کاهش و اراضی کشاورزی و بوته‌زار گسترش یافته است.

در جمع‌بندی این پژوهش‌ها باید گفت در آنها بر اهمیت محاسبة میزان تغییرات و پیش‌بینی‌های دقیق دربارة الگوی تغییرات آیندة سیمای سرزمین برای جلوگیری از تغییر نامطلوب سیمای سرزمین، حفظ ثبات و پایداری اکوسیستم در حوضة آبخیز تأکید شده است (Zhang et al.‚ 2019: 6367).

طی دهة گذشته یک درک اکولوژیک از تصویر بزرگ براساس الگوهای کلی و اصول اکولوژی سیمای سرزمین ظاهر شده است. اساس این تصویر بزرگ بر این ایده استوار است که در سیماهای سرزمین، الگوهای بی‌بدیل و ویژه‌ای وجود دارند که حفاظت از آنها موجب حفظ بسیاری از عملکردهای اکولوژیکی مهم می‌شود. در این صورت ممکن است همه یا بعضی از مشخصه‌های یک اکوسیستم حفظ نشود، اما بیشتر دارایی‌های مهم طبیعی و اکولوژیک استحکام خود را حفظ می‌کنند (O2- planing and design, 2013).

یک سیمای سرزمین، موزاییکی از مخلوط اکوسیستم‌ها یا کاربری‌هاست که به شکل مشابهی تکرار می‌شوند (Richard & Forman‚ 1995: 150). الگوی موزاییکی سیمای سرزمین یا چینش فضایی و ساختار عناصر آن، تعیین‌کنندة جابه‌جایی و حرکت مواد، انرژی و زیستمندان بین اکوسیستم‌های محلی است. جابه‌جایی و حرکت جانوران، آب و مواد غذایی و انسان‌ها بین سیمای سرزمین نیز، تعیین‌کنندة چینش الگوی موزاییکی است.

در بیان الگوی تغییرات سیمای سرزمین، اکولوژیست‌های سیمای سرزمین، ریچارد و فورمن[7] (1995)، پنج اصطلاح سوراخ‌شدگی، نیمه‌شدن، ازهم‌گسیختگی، سایش و حذف را به ‌کار برده‌اند. این تغییرات باعث ایجاد الگوهای فضایی متفاوت از عناصر سیمای سرزمین می‌شود که به تغییر در فرایندهای اکولوژیک و توزیع جمعیتی گیاهان و جانوران می‌انجامد (Paudyal et al.‚ 2019: 8).

بر این مبنا هدف از پژوهش حاضر، بررسی مقایسه‌ای تغییر در الگوهای فضایی سیمای سرزمین در مقیاس‌های مختلف زمانی تأثیرگذار بر حوضة آبخیز انزلی است. در این زمینه پژوهش‌های زیادی با اهدافی نظیر حفاظت از تنوع زیستی، انسجام زیستگاهی و حفاظت از حوضه‌های آبخیز انجام شده است.

جاپلقی و همکاران (1396) تغییرات الگوی سیمای سرزمین لرستان را طی سال‌های 1989 تا 2013 پایش و تحلیل کرده‌اند. در این پژوهش وقوع ده فرایند تغییر سیمای سرزمین شامل حذف، تجمع، دوتکه‌شدن، ایجاد، کاهش اندازه، سوراخ‌شدگی، تغییر جهت، تغییر شکل، گستردگی و تکه‌تکه‌شدن لکه‌ها بررسی شد. نتایج نشان داد در این مدت حدود هشت کیلومترمربع از جنگل‌ها نابود شده و وسعت مناطق مسکونی بسیار افزایش یافته و میزان جنگل‌زدایی در این دوره، 1/68درصد در سال بوده است؛ همچنین نتایج بررسی تغییرات الگوی سیمای سرزمین لرستان نشان داد چهار فرایند حذف، تجمع، ایجاد و دوتکه‌شدن در منطقه رخ داده است.

وانگ و همکاران[8] (2019) نیز در پژوهشی دیگر، روند تغییرات الگوی سیمای سرزمین حوضة آبخیز رودخانة ماناس[9] را بررسی کرده‌اند. نتایج بیان‌کنندة این است که روند تکه‌تکه‌شدن چشم‌انداز با کاهش تعداد لکه‌ها و افزایش به‌هم‌پیوستگی کمتر شده است. هجوم جمعیت و احیای خاک شور- قلیایی، دو عامل مهم و اصلی برای تغییرات الگوی منظر در این منطقه بود.

همچنین عبدالعلی‌زاده و همکاران[10] (2019) تغییرات الگوی سیمای سرزمین منطقة حفاظت‌شدة مراکان را به‌مثابة یک کانون تنوع زیستی در شمال غربی کشور بررسی کردند. در این پژوهش نیز، مشهودترین روند افزایشی تغییرات در کاربری‌های اراضی[11] و پوشش اراضی[12] به مناطق متأثر از فعالیت‌های انسانی و در حال توسعه مربوط بوده است؛ همچنین در این منطقه تمایل بسیاری به تجمیع لکه‌های پیشین و نوظهور وجود دارد و نتایج حاکی از حذف یا تبدیل مراتع کم‌کیفیت است. در سطح سیمای سرزمین ازهم‌گسیختگی نیز کاهش یافته که ناشی از کاهش ویژة تعداد لکه‌ها و فرایند تجمیع تصادفی آنها با سایر کاربری‌هاست. وجه تمایز پژوهش حاضر نسبت به سایر پژوهش‌های انجام‌شده در این محدوده، استفادة هدفمند از تغییرات سنجه‌های سیمای سرزمین در نقشه‌سازی تغییرات الگوی فضایی طی زمان است. در این پژوهش برای نخستین‌بار الگوهای سیمای سرزمین در مقیاس حوضة آبخیز، نقشه‌سازی و توزیع فضایی هریک از الگوها در مقاطع مختلف زمانی کمّی شده و از این راه زمینه‌ای برای مقایسة تغییرات طی زمان فراهم آمده است.

 

2. روش‌‌شناسی پژوهش

2.‌1. محدودة پژوهش

حوضة آبخیز انزلی در شمال کشور با مختصات جغرافیایی "2 ′12 º49 تا "50 ′35 º49 طول شرقی و "1 ′28 º37 تا "26 ′34 º37 عرض شمالی به‌لحاظ تقسیمات سیاسی‌اداری، شهرستان‌های انزلی، صومعه‌سرا، هشتپر، فومن و شفت را دربرمی‌گیرد (شکل 1). جمعیت انسانی ساکن در این محدوده، 462372 نفر است. به‌لحاظ توپوگرافیک، بیشترین ارتفاع منطقه، 3039 متر و کمترین ارتفاع آن، 90 متر زیر سطح تراز دریاست. تالاب انزلی، مهم‌ترین پدیدة طبیعی در این محدوده است. این تالاب در فهرست کنوانسیون رامسر قرار دارد و منطقة ثبت‌شدة آن در این فهرست شامل تمام تالاب انزلی، تالاب سیاه کشیم، پناهگاههای حیات وحش سلکه، سرخانکل و سایر آب‌بندان‌های متعدد واقع در محدودة تالاب است. میانگین بیشینة دمای این محدوده، 5/17 و کمینة دما حدود 2/8 درجة سانتی‌گراد است.

مراحل انجام پژوهش حاضر در شکل 2 نشان داده شده و در ادامه هریک از گام‌های آن تشریح شده است.

 

 

شکل 1. محدودة پژوهش (منبع: نویسندگان، 1398)

 

تعیین محدودة پژوهشی و انجام پژوهش‌هایپایه

تصاویر لندست TM

 سال‌های 2008 و1994

تصاویر لندست OLI-8

سال 2018

 

ENVI 5.3

آماده‌سازی و طبقه‌بندی تصاویر

تهیة نقشة پوشش اراضی

تعیین محدودة پژوهش و انجامپژوهش‌هایپایه

بررسی و تحلیل تغییرات سنجه‌های سیمایسرزمین

بررسی و تحلیل الگوی تغییرات سیمایسرزمین

شکل 2. مراحل انجام پژوهش حاضر (منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

2.‌2. تهیة نقشة پوشش اراضی و نقشة تغییرات سیمای سرزمین

در این پژوهش به‌منظور تهیة نقشة کلاس‌های پوشش اراضی در مقیاس محدودة حوضة آبخیز انزلی از تصاویر ماهواره‌ای استفاده شده است. براساس ویژگی‌های حوضة آبخیز انزلی، کلاس‌های مناطق انسان‌ساخت، اراضی مرتعی، اراضی کشاورزی، اراضی جنگلی، پهنة آبی و زمین‌های خالی برای نقشه‌سازی پوشش یا کاربری زمین تعریف شده است. تصاویر ماهواره‌ای استفاده‌شده از سنجندة لندست TM برای سال‌های 1994 و 2008 و لندست OLI-8 برای سال 2018 در ماه June (ژوئن) از سایت زمین‌شناسی امریکا (USGS) دریافت شد. تصحیح هندسی و زمین مرجع کردن تصاویر استفاده‌شده در محیط نرم‌افزار ENVI 5.3 و به روش نزدیک‌ترین همسایه انجام شد؛ سپس تصحیح طیفی به‌منظور بارزکردن پدیده‌ها و افزایش سطح کیفی تصاویر و حذف تأثیرات نامطلوب نور و اتمسفر در تصاویر صورت گرفت. براساس هدف پژوهش، بازدید میدانی و آشنایی اولیه با منطقه، استفاده از تصویر عمومی گوگل‎ارث[13] محدودة پژوهش به‌مثابة یک ابزار کمکی برای شناسایی عوارض، مطالعة چشمی تصاویر و نتایج حاصل از طبقه‌بندی نظارت‌نشدة شش طبقة زمین خالی، کشاورزی، جنگل، مرتع، انسان‌ساخت و آب شناسایی و با روش نظارت‌شدة حداکثر احتمال طبقه‌بندی شد. به‌منظور بررسی صحت و دقت طبقه‌بندی کلاس‌های تفکیکی از شاخص صحت کلی وضریب کاپا استفاده شد. نتایج صحت کلی برای تصاویر سال 1994، 2008 و 2018 به ترتیب 91، 98 و 96 است و ضریب کاپا 89/0، 97/0 و 95/ به دست آمده است. خروجی این مرحله یعنی لایه‌های رقومی پوشش/ کاربری اراضی (کلاس‌های سیمای سرزمین) به‌مثابة ورودی تجزیه و تحلیل متریک‌ها و الگوهای سیمای سرزمین استفاده شد.

2.‌3. بررسی روند تغییر سنجه‌ها و الگوهای سیمای سرزمین

-           بررسی و تحلیل تغییرات سنجه‌های سیمای سرزمین

سنجه‌های سیمای سرزمین، شاخص‌هایی برای کمّی‌کردن تغییرات ساختاری آن است. هدف نهایی بررسی سنجه‌ها، تجزیه و تحلیل و نقشه‌سازی تغییرات الگوی سیمای سرزمین طی زمان است. سنجه‌های بنیادی که در تجزیه و تحلیل و نقشه‌سازی تغییرات الگوی سیمای سرزمین به‌ کار می‌رود، سنجه‌های تعداد لکه‌ها [14](NP) و مساحت کلاس [15](CA) هستند که در این پژوهش تغییرات آنها در کنار سایر سنجه‌هایی بررسی می‌شود که بارها در پژوهش‌های مشابه (بی‌همتای طوسی و همکاران، 1392: 77؛ کیانی و فقهی، 1394: 131؛ Smiraglia et al., 2019: 154) به‌ کار رفته‌اند.

-           بررسی و تحلیل الگوی تغییرات سیمای سرزمین

سیمای سرزمین به روش‌های مختلف طی زمان تغییر می‌یابد که این تغییرات بر جابه‌جایی و حرکت انرژی، مواد و جانوران تأثیر می‌گذارد. مهم‌ترین الگوی تغییرات سیمای سرزمین عبارت‌اند از:

الف. سوراخ‌شدگی: معمولاً در ابتدای فرایند تغییر الگوی سیمای سرزمین روی می‌دهد. این الگو در مناطقی شکل می‌گیرد که فرایند توسعه آغاز می‌شود. در این حالت لکه‌های کوچک بدون ارتباط ایجادشده باعث ایجاد شکاف و حفره‌های کوچک در محدوده‌های دست‌نخورده می‌شود.

ب. نیمهشدن: همانند سوراخ‌شدگی، در اوایل فرایند تغییر سیمای سرزمین روی می‌دهد. هر عارضه یا پدیدة خطی مانند راه یا خطوط انتقال نیرو که یک ناحیة دست‌نخورده را قطع می‌کند.

پ. ازهم‌گسیختگی: اغلب مانند سوراخ‌شدگی و نیمه‌شدن روی می‌دهد. ازهم‌گسیختگی با ایجاد لکه‌های جدا از هم باعث کاهش ارتباطات بین لکه‌های زیستگاهی دست‌نخورده می‌شود.

ت. سایش: سایش لکه‌ها پیرو ازهم‌گسیختگی روی می‌دهد. سایش هنگامی رخ می‌دهد که لکه‌های دست‌نخوردة زیستگاهی ازنظر وسعت کوچک‌تر شود.

ج. حذف: این پدیده به‌دنبال ازهم‌گسیختگی و سایش روی می‌دهد و طی آن، لکه‌های دست‌نخورده به‌طور کامل حذف می‌شوند (Richard & Forman, 1995: 150).

الگوهای تشریح‌شده به‌علاوة بعضی دیگر از الگوهای استفاده‌شده و ارتباط آنها با تغییرات سنجه‌های سیمای سرزمین در جدول 1 ارائه شده است. در این پژوهش، الگوهای تعریف‌شدة نقشه‌سازی و تغییرات آنها در محدودة زمانی تعریف‌شده بررسی می‌شود.


جدول 1. فرایندهای فضایی اصلی مؤثر بر تغییر الگوی سیمای سرزمین

نام فارسی

معادل انگلیسی

توضیح

شکل

سوراخ‌شدگی

Perforation

تعداد لکه‌ها ثابت است، ولی مساحت لکه‌ها کاهش می‌یابد.

 

کاهش یا سایش

Shrinkage

مساحت و محیط لکه‌ها کاهش می‌یابد و تعداد لکه‌ها ثابت است.

 

حذف

Attrition

مساحت و تعداد لکه‌ها هر دو کاهش می‌یابد.

 

توسعه

Enlargment

تعداد لکه‌ها ثابت است، اما مساحت آنها در حال افزایش است.

 

تجمیع

Aggregation

تعداد لکه‌ها کاهش می‌یابد، اما مساحت آنها ثابت یا در حال افزایش است.

 

خلق و ایجاد

Creation

تعداد لکه‌ها و مساحت لکه‌ها هر دو افزایش می‌یابد.

 

دوتکه‌شدن

Desection

تعداد لکه‌ها در حال افزایش است و مساحت آنها کاهش می‌یابد.

 

ازهم‌گسیختگی

Fragmentation

تعداد لکه‌ها در حال افزایش است و مساحت آنها به‌شدت کاهش می‌یابد.

 

 


3. یافته‌های پژوهش

3.‌1. پوشش اراضی حوضة آبخیز انزلی و چگونگی تغییرات آن در دورة پژوهش

نقشه‌های حاصل از طبقه‌بندی تصاویر ماهواره‌ای در قالب کلاس‌های پوشش مناطق انسان‌ساخت، اراضی مرتعی، اراضی کشاورزی، اراضی جنگلی، پهنة آبی و زمین‌های خالی در سه مقطع زمانی تعریف‌شده در شکل 3 و مساحت هریک از پوشش‌های زمینی و درصد زیر پوشش آنها در کل محدوده و درصد تغییرات آنها در فواصل زمانی در نظر گرفته شده در جدول 2 و شکل 4 ارائه شده است؛ همچنین در شکل‌های 5، 6 و 7 و جدول 3، چگونگی تبدیل کاربری‌ها به یکدیگر و مقادیر هریک از این تبدیل‌ها ارائه شده است.

 

1994

2008

2018

شکل 3. پوشش اراضی حوضة آبخیز انزلی در دورة پژوهش (منبع: نویسندگان، 1398)

جدول 2. نوع کاربری‌ها و مساحت آنها در حوضة آبخیز انزلی در دورة پژوهش (منبع: نویسندگان، 1398)


سال

1994

2008

2018

1994

2008

2018

1994- 2008

2008- 2018

1994- 2018

نوع کاربری

کاربری (هکتار)

کاربری (درصد)

تغییرات کاربری (درصد)

زمین خالی

24794

20439

18675

7/7

4/6

8/5

3/1-

6/0-

9/1-

کشاورزی

115870

121346

134062

36

8/37

8/41

8/1

4

8/5

جنگل

146021

137928

112605

5/45

9/42

35

6/2-

7 -

5/10-

مرتع

19387

27254

38000

6

5/8

8/11

5/2

3/3

8/5

انسان‌ساخت

6044

8011

12244

9/1

5/2

8/3

6/0

3/1

9/1

آب

8942

6084

5480

8/2

9/1

7/1

9/0-

2/0-

1/1-

 

 

شکل 4. مقایسة درصدی تغییر مساحت کاربری‌ها در حوضة آبخیز انزلی در بازة زمانی بررسی‌شده (منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

براساس رهیافت اکولوژی سیمای سرزمین، در هر محدودة سرزمینی زیرساخت‌های اکولوژیکی وجود دارد که اگر این زیرساخت‌ها حفظ شوند، انسجام سرزمین با وجود تغییر در سایر عوامل حفظ خواهد شد. در حوضة آبخیز شمال کشور، پوشش جنگلی از زیرساخت‌های مهم اکولوژیک است که بسیاری از کارکردها و خدمات اکوسیستمی حوضة آبخیز به کمیت و کیفیت آن وابسته است. بررسی تغییرات پوشش زمینی در حوضة آبخیز انزلی در مقاطع زمانی بررسی‌شده بیان‌کنندة آن است که در تمامی دوره‌ها مساحت پوشش جنگل روند کاهشی داشته است؛ به‌طوری که در بازة زمانی 1994- 2008 کاهش 6/2درصدی و در بازة زمانی 2008- 2018 کاهش 7درصدی و در بازة زمانی گستردة 1994- 2018 کاهش 5/10درصدی داشته است. درمقابل پوشش زمینی اختلالی کشاورزی، روند معکوسی را طی مقاطع زمانی بررسی‌شده تجربه کرده است. پوشش کشاورزی طی این مقاطع به ترتیب رشد 8/1، 4، 8/5درصدی داشته است.

 

 

شکل 5. چگونگی تبدیل کاربری‌ها به یکدیگر در محدودة بررسی‌شده (1994- 2008)؛ (منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

شکل 6. چگونگی تبدیل کاربری‌ها به یکدیگر در محدودة بررسی‌شده (2008- 2018)؛ (منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

شکل 7. چگونگی تبدیل کاربری‌ها به یکدیگر در محدودة بررسی‌شده (1994- 2018)؛ (منبع: نویسندگان، 1398)

 

جدول 3. مساحت تبدیل کاربری‌ها در محدودة بررسی‌شده (1994- 2018)؛ (منبع: نویسندگان، 1398)

سال

1994- 2008

2008- 2018

1994- 2018

طبقه

نوع تغییر

مساحت (هکتار)

نوع تغییر

مساحت (هکتار)

نوع تغییر

مساحت (هکتار)

1

مرتع به زمین خالی

1276

جنگل به زمین خالی

5/1239

جنگل به زمین خالی

25/1223

2

جنگل به کشاورزی

25/6894

مرتع به زمین خالی

5/1465

مرتع به زمین خالی

5/1102

3

مرتع به کشاورزی

5/3036

جنگل به کشاورزی

75/11838

جنگل به کشاورزی

18421

4

آب به کشاورزی

2825

مرتع به کشاورزی

5/6161

مرتع به کشاورزی

25/3405

5

کشاورزی به جنگل

75/1769

انسان‌ساخت به کشاورزی

1177

آب به کشاورزی

5/2963

6

مرتع به جنگل

25/2844

زمین خالی به مرتع

5/3989

زمین خالی به مرتع

25/6821

7

زمین خالی به مرتع

4525

کشاورزی به مرتع

2937

کشاورزی به مرتع

2771

8

کشاورزی به مرتع

4334

جنگل به مرتع

12447

جنگل به مرتع

25/13453

9

جنگل به مرتع

5708

کشاورزی به انسان‌ساخت

25/3446

آب به مرتع

1413

10

کشاورزی به انسان‌ساخت

25/1915

مرتع به انسان‌ساخت

75/1245

کشاورزی به انسان‌ساخت

4479

11

-

-

-

-

جنگل به انسان‌ساخت

1749

جمع کل

529248

جمع کل

25/518428

جمع کل

506574

 

3.‌2. تجزیه و تحلیل سنجه‌ها و الگوهای سیمای سرزمین در دورة پژوهش

-           تغییرات سنجه‌های سیمای سرزمین

در این پژوهش، تغییرات سنجه‌های مساحت کلاس، تعداد لکه، نسبت درصد هر کاربری، تراکم لکه و شاخص بزرگ‌ترین لکه بررسی شد. نتایج این بررسی به تفکیک مقاطع مختلف زمانی و برای هر کلاس پوشش به‌طور جداگانه در جدول 4 ارائه شده است.

 

جدول4. تغییرات سنجه‌های سیمای سرزمین در محدودة پژوهش (1994- 2018)؛ (منبع: نویسندگان، 1398)

سال

طبقه

CA

NP

PD[16]

LPI[17]

PLAND[18]

 

 

1994

زمین خالی

7/24818

679

2115/0

7315/2

7303/7

کشاورزی

8/115815

307

0956/0

568/0

073/36

جنگل

146074

357

1112/0

58/43

4976/45

مرتع

75/19353

772

2405/0

568/0

0281/6

انسان‌ساخت

25/6041

240

0748/0

6109/0

8817/1

آب

5/8955

164

0511/0

4502/1

7894/2

 

 

2008

زمین خالی

75/20433

877

2732/0

7222/3

3645/6

کشاورزی

3/121361

431

1342/0

9276/35

8006/37

جنگل

5/137915

212

066/0

1136/42

9565/42

مرتع

25/27264

872

2716/0

1864/1

492/8

انسان‌ساخت

75/8003

405

1261/0

7196/0

4929/2

آب

25/6078

87

0271/0

1756/1

8932/1

 

 

2018

زمین خالی

5/18677

578

18/0

6534/2

8174/5

کشاورزی

5/134090

820

2554/0

3774/40

7644/41

جنگل

112592

155

0483/0

2071/34

0684/35

مرتع

75/37992

765

2383/0

642/3

8334/11

انسان‌ساخت

12242

1211

3772/0

6768/0

8129/3

آب

5469

213

0663/0

0871/1

7034/1

 


تغییرات سنجه‌های سیمای سرزمین بیان‌کنندة تغییرات تخریبی در مقدار و توزیع پوشش کلیدی جنگل بوده است. سنجة کلاس مساحت پوشش جنگل در مقاطع زمانی 1994، 2008 و 2018 به ترتیب 146074، 137915 و 112592 هکتار بوده است که کاهش وسعت این کلاس را طی زمان نشان می‌دهد. این میزان در سنجة تعداد لکه‌ها نیز در مقاطع زمانی بررسی‌شده روند کاهشی داشته و به ترتیب 357، 212 و 155 بوده است. کاهش همزمان مساحت کلاس پوشش جنگل و کاهش تعداد لکه‌ها بیان‌‌کنندة وقوع الگوی تخریبی حذف در این پوشش کلیدی سیمای سرزمین است. درمقابل سنجة مساحت کلاس پوشش اختلالی کشاورزی طی مقاطع بررسی‌شده به ترتیب روند افزایش 115815، 121361 و 134090 هکتاری داشته است؛ همچنین سنجة تعداد لکه‌ها به ترتیب 307، 431 و 820 بوده که روند افزایشی داشته است. افزایش همزمان سنجه‌های مساحت کلاس و تعداد لکه‌ها برای پوشش کشاورزی بیان‌کنندة وضوح الگوی خلق یا ایجاد برای این پوشش اختلالی است.

شاخص بسیار مهم بزرگ‌ترین لکه برای پوشش کلیدی جنگل بیان‌کنندة کاهش چشمگیر این سنجه بوده است؛ به‌طوری که در سال 1994 یک لکة جنگلی به‌تنهایی 58/43 درصد حوضة آبخیز را به خود اختصاص داده بود؛ در حالی‌ که در سال 2018 این سنجه با کاهش 10درصدی به 2/34 درصد کاهش یافته است.

-           تغییرات الگوهای سیمای سرزمین

هدف نهایی بررسی سنجه‌ها، تجزیه و تحلیل و نقشه‌سازی تغییرات الگوی سیمای سرزمین طی زمان است. در شکل 8، الگوی تغییرات سیمای سرزمین حوضة آبخیز انزلی در قالب‌های حذف[19]، تجمیع[20]، خلق و ایجاد[21] و نیمه‌شدن[22] ارائه و در جدول 5، مساحت هریک از آنها آورده شده است؛ همچنین در شکل 9، چگونگی تغییرات آنها با یکدیگر مقایسه شده است.

 

جدول 5. الگوی تغییرات سیمای سرزمین (هکتار) در محدودة پژوهش (1994- 2018)؛ (منبع: نویسندگان، 1398)

سال

1994- 2008

2008- 2018

1994- 2018

الگوی تغییرات

مساحت به هکتار

حذف

75/143952

75/131031

25/131073

تجمیع

-

37966

37980

خلق یا ایجاد

5/156596

146239

25/146295

نیمه‌شدن

5/20301

25/5466

25/5467

 

 

شکل 8. الگوی تغییرات سیمای سرزمین در محدودة پژوهش (1994- 2018)؛ (منبع: نویسندگان، 1398)

 

شکل 9. مقایسة الگوی تغییرات سیمای سرزمین (1000*هکتار) در حوضة آبخیز انزلی در بازة زمانی بررسی‌شده (1994- 2018)؛ (منبع: نویسندگان، 1398)

 


تغییرات الگوهای سیمای سرزمین در مقاطع زمانی بررسی‌شده بیان‌کنندة آن است که در هر سه مقطع، الگوی حذف پدیده غالب بوده است. در تمام مقاطع زمانی، این الگو عمدتاً در پوشش جنگلی و در مقطع زمانی 1994، در پوشش آب نیز روی داده است. دومین پدیدة غالب تغییرات الگوی سیمای سرزمین، پدیدة خلق یا ایجاد بوده است که عمدتاً در پوشش کشاورزی روی داده است.

یافته‌های این پژوهش مبنی بر وقوع همزمان پدیده‌های حذف، نیمه‌شدن، خلق یا ایجاد و تجمیع در حوضة آبخیز موجب تبدیل پوشش‌های طبیعی به پوشش‌های اختلالی می‌شود؛ عبدالعلی‌زاده و همکاران (2019) در پژوهش خود این موضوع را تأیید کرده‌اند. براساس این پژوهش، ادغام لکه‌های نوظهور و پیشین، زمینه‌ای برای توسعة پوشش‌های اختلالی است. همسو با نتایج پژوهش‌های دینکا و چاکا (2019) و پایودیال و همکاران (2019)، براساس وقوع الگوهای مخرب سیمای سرزمین مانند الگوهای حذف و دو نیمه‌شدن در پوشش‌های طبیعی، سهم پوشش‌های کلیدی مانند جنگل در حوضه‌های آبخیز کم است و به سهم پوشش‌های اختلالی افزوده می‌شود. براساس نتایج پژوهش‌های یادشده، تغییرات شاخص بزرگ‌ترین لکه بیان‌کنندة میزان تغییر در انسجام و پیوستگی حوضة آبخیز بوده است. در پژوهش نظرنژاد و همکاران (1397) این نتیجه‌گیری دربارة لکه‌های مرتعی به دست آمده است.

درمجموع نتایج پژوهش حاضر بیان‌کنندة کاهش انسجام سرزمینی حوضة آبخیز انزلی و کاهش پیوستگی و تعیین‌کنندگی مهم‌ترین پوشش آن برای لکة کلیدی جنگل است. لکه‌های جنگلی با وقوع همزمان الگوهای حذف، نیمه‌شدن و تجمیع کاهش سطح پیدا می‌کند و درمقابل با ادغام لکه‌های جداافتادة جنگلی یا تبدیل مستقیم آنها، پوشش اختلالی کشاورزی گسترش می‌یابد.

 

4. نتیجه‌گیری

در کنار نیروی محرکة تغییرات اقلیمی، تغییرات کاربری اراضی از مهم‌ترین عوامل تغییرات سیمای سرزمین است. در سطحی بالاتر، نیروی محرکة کلان افزایش جمعیت در دو بعد افزایش مطلق آحاد انسانی و متنوع‌شدن و افزایش شدت مصارف و تقاضاهای انسانی، عامل وقوع تغییرات کاربری اراضی در سیمای سرزمین است. افزایش تقاضاهای انسانی درزمینه‌های مختلف صنعتی، سکونتی، زیرساخت‌ها، گردشگری و... سبب افزایش تقاضا برای زمین به‌منظور انجام این فعالیت‌ها شده و از این راه فشار بر عرصه‌های طبیعی بیشتر شده است. در حوضة آبخیز تالاب انزلی نیز پیرو افزایش تقاضاها و نیازهای انسانی، موازنة بین پوشش زمینی تغییر یافته است. ترکیب و توزیع پوشش زمینی شکل‌گرفته در حوضة آبخیز تالاب به‌طور عمده در راستای تأمین نیازهای فوری و بالفعل جوامع انسانی بدون توجه اصولی به الزامات پایداری حوضة آبخیز بوده است. بدین سبب تغییر ساختاری (ترکیب و توزیع پوشش زمینی) در سیمای سرزمین تالاب انزلی موجب تغییرات عملکردی حوضه شده که مصداق بارز آن، افزایش فرسایش و پیرو آن، افزایش رسوب‌گذاری در پیکرة آبی تالاب انزلی است. نتیجة مشهود این روند، کاهش شدید عمق و وسعت پیکرة آبی تالاب بوده که پیامد آن، کاهش توان تالاب در ارائة خدمات زیستگاهی به جانوران وابسته به تالاب است.

 الگوی تغییرات پوشش زمینی حوضة آبخیز انزلی بیان‌کنندة تغییر موازنه به سمت توسعة پوشش‌های غیرطبیعی به‌ویژه کشاورزی است؛ اما هنوز مهم‌ترین پوشش زمینی حوضه یعنی پوشش جنگلی به مرحلة ازهم‌گسیختگی (با وقوع همزمان افزایش تعداد لکه‌ها و کاهش شدید مساحت پوشش) نرسیده است. علت این موضوع مهم، گستردگی شاخص بزرگ‌ترین لکة جنگلی بوده است؛ به‌طوری که یکی از لکه‌های جنگلی به‌تنهایی 2071/34 هکتار از حوضه را در سال 2018 به خود اختصاص داده است.

بررسی شواهد بیان‌کنندة آن است که اگر همین الگوی تغییرات استمرار یابد، نوع تغییر رخ‌داده در قالب‌های حذف، تجمیع، خلق یا ایجاد و نیمه‌شدن، زمینه را برای وقوع پدیدة ازهم‌گسیختگی در پوشش جنگلی فراهم می‌کند؛ در این صورت پوشش جنگلی بسیاری از قابلیت‌های خود به‌ویژه ارائة خدمات زیستگاهی، حفاظت و ذخیرة آب و کاهش فرسایش خاک را از دست خواهد داد.



[1]. Moges & Bhat

[2]. Rib

[3]. Paudyal et al.

[4]. Phewa

[5]. Dinka & Chaka

[6]. Adei

[7]. Richard & Forman

[8]. Wang et al.

[9]. Manas

[10]. Abdolalizadeh et al.

[11]. Land Use(LU)

[12]. Land Cover (LC)

[13]. Google Earth

[14]. Number of Patches

[15]. Class area

[16]. Patch density

[17]. Largest patch index

[18]. Percentage of Landscape

[19]. Attrition

[20]. Aggregation

[21]. Creation

[22]. Dissection

منابع

بی‌همتای طوسی، ندا، سفیانیان، علیرضا، فاخران، سیما، (1392). بررسی تغییرات پوشش اراضی در منطقة مرکزی اصفهان با استفاده از متریک‌های سیمای سرزمین، بوم‌شناسی کاربردی، دورة 6، شمارة 2، ۷۷- ۸۸.

جاپلقی، محسن، غلامعلی‌فرد، مهدی، شایسته، کامران، (1396). پایش و تحلیل الگوی سیمای سرزمین استان لرستان و فرایند تغییر آن در محیط GIS، محیط‌زیست طبیعی، دورة 70، شمارة 1، 15- 36.

کرمی، آرش، فقهی، جهانگیر، (1390). بررسی کمّی‌کردن سنجه‌های سیمای سرزمین در حفاظت از الگوی کاربری اراضی پایدار؛ مطالعۀ موردی: استان کهگیلویه و بویراحمد، محیط‌شناسی، دورة 37، شمارة 60، 79- 88.

کیانی، واحد، فقهی، جهانگیر، (1394). بررسی ساختار پوشش/ کاربری حوضة آبخیز سفیدرود با استفاده از سنجههای بومشناسی سیمای سرزمین، فصلنامة علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورة 17، شمارة 2، 131- 141.

نظرنژاد، حبیب، حسینی، مرتضی، ایرانی، طیبه، (1397). استفاده از سنجه‌های سیمای سرزمین در ارزیابی تغییرات ساختار چشم‌انداز حوضة آبخیز قره‌سوی کرمانشاه، جغرافیا و مخاطرات محیطی، دورة 7، شمارة 2، 23- 36.

نظرنژاد، حبیب، حسینی، مرتضی، مصطفی‌زاده، رئوف، (1398). تحلیل تغییرات کاربری اراضی حوضۀ آبخیز بالانج‌چای با استفاده از سنجه‌های سیمای سرزمین، فصلنامة جغرافیا و توسعه، دورة 17، شمارة 54، 75- 90.

نوحه‌گر، احمد، جباریان امیری، بهمن، افراخته، روشنک، (1394). تحلیل کاربری سرزمین در بخش مرکزی گیلان با رویکرد اکولوژی سیمای سرزمین، فصلنامة جغرافیا و آمایش شهری‌منطقه‌ای، دورة 5، شمارة 15، 197- 214.

Abdolalizadeh, Z., Ebrahimi, A., Mostafazadeh, R.‚ (2019). Landscape pattern change in Marakan protected area, Iran‚ Regional Environmental Change, Vol 19, Pp 1683- 1699.

Apan, A., Raine, S., Paterson, M.‚ (2002). Mapping and Analysis of changes in the riparianlandscape structure of the Lockyer valleycatchment, Queensland, Australia‚ Journal of Landscape and Urban Planning, Vol 59, Pp 43- 57.

Dinka‚ M.O., Chaka D.D.‚ (2019). Analysis of land use/land cover change in Adei watershed, Central Highlands of Ethiopia‚ Journal of Water and Land Development‚ Vol 41, Pp 146- 153.

Eskandari, S., Moradi, A.‚ Oladi, J.‚ (2011). Land use and landscape analysis of Gol-e-Sefid village from an environmental point of view, using RS and GIS‚ Town and country planning, Vol 3, Pp 137- 162 (In Persian).

Lambin, E.F., Meyfroidt, P., (2011). Global land use change, economic globalization, and the looming land scarcity‚ P. Natl. A. Sci. Vol 108, Pp 3465- 3472.

Moges, D.M., Bhat, H.G.‚ (2018). An insight into land use and land cover changes and their impacts in Rib watershed, northwestern highland Ethiopia‚ Land degradation & development, Vol 29, Pp 3317- 3330.

O2- planing and design‚ (2nd.may 2013). Landscape Patterns Environmental Quality Analysis. Department Of National Defense‚ Canadian forces bose suffield u.s fish and wildlife service.

Paudyal, K., Baral, H., Bhandari, S.P., Bhandari, A., Keenan, R.J.‚ (2019). Spatial assessment of the impact of land use and land cover change on supply of ecosystem services in Phewa watershed, Nepal‚ Ecosystem Services, Vol 36, Pp 1- 49 (Article number 100895(.

Richard, T., Forman, T.‚ (1995). Land Mosaic, The ecology of landscape and reigons, Pp 1- 656.

Smiraglia, D., Tombolini, I., Canfora, L., Bajocco, S., Perini, L., Salvati, L.‚ (2019). The Latent Relationship Between Soil Vulnerability to Degradation and Land Fragmentation: A Statistical Analysis of Landscape Metrics in Italy, 1960–2010‚ Environmental management, Vol 64, Pp 154- 165.

Wang, B., Li, Y., Wang, S., Liu, C., Zhu, G., Liu, L.‚ (2019). Oasis Landscape Pattern Dynamics in Manas River Watershed Based on Remote Sensing and Spatial Metrics‚ Journal of the Indian Society of Remote Sensing, Vol 47, Pp 153- 163.

Zhang, X., Zhou, L., Zheng, Q.‚ (2019). Prediction of landscape pattern changes in a coastal river basin in south-eastern China‚ International Journal of Environmental Science and Technology, Vol 16, Pp 6367- 6376.