محیط زیست و توسعه فرابخشی
مجله علمی

ارزیابی نقش کاربری اراضی در عرضه خدمت اکوسیستمی نگهداشت خاک (مطالعه موردی: استان سمنان)

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

اردوان زرندیان 1
فاطمه محمدیاری 2
رویا موسی زاده 3
مجید رمضانی مهریان 4
جلیل بادام فیروز 5

1 دانشیار گروه ارزیابی و مخاطرات محیط زیستی، پژوهشکده محیط‌زیست و توسعه پایدار، سازمان حفاظت محیط‌زیست، تهران، ایران

2 استادیار گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

3 استادیار گروه اقتصاد محیط‌زیست، پژوهشکده محیط‌زیست و توسعه پایدار، سازمان حفاظت محیط‌زیست، تهران، ایران

4 استادیار گروه مطالعات محیطی، پژوهشکده تحقیق و توسعه علوم انسانی (سمت)، تهران، ایران

5 دانشیار گروه اقتصاد محیط‌زیست، پژوهشکده محیط‌زیست و توسعه پایدار، سازمان حفاظت محیط‌زیست، تهران، ایران

https://doi.org/10.22034/envj.2024.432019.1331
چکیده
مقدمه: منابع خاک نقش مهمی در تأمین کالاهای مادی ضروری برای انسان و سایر موجودات دارد و خدمات اکوسیستمی متنوعی را به انسان ارائه می­‌دهد. همچنین خاک برای مدت طولانی به عنوان یک زیرساخت سبز مهم برای حفظ کشاورزی و جنگلداری به عنوان پایه رشد گیاهان عمل کرده است. علاوه بر این، خاک می‌تواند خدمات مختلف اکوسیستمی مانند بی‌حرکت کردن آلاینده‌ها، کنترل آب باران، ترسیب کربن و تأمین زیستگاه را ارائه دهد که به صورت مستقیم برای انسان سودمند است. خدمات ارائه شده توسط اکوسیستم­‌ها به انسان را خدمات اکوسیستمی می‌­گویند. نگهداشت خاک به پتانسیل اکوسیستم­‌ها در کنترل فرسایش خاک و حفظ خاک می­‌گویند که در طبقه خدمات تنظیمی قرار دارد.
مواد و روش‌­ها: کمی‌­سازی نگهداشت و فرسایش خاک در نرم­افزار InVEST با مدلInVEST Sediment Delivery Ratio  (SDR) ارزیابی شد. ورودی­‌های مورد نیاز برای اجرای این مدل شامل: نقشه کاربری اراضی، فاکتور K (فرسایش‌­پذیری خاک)، فاکتور R (فرسایندگی باران)، فاکتور C (نوع کاربری اراضی و پوشش)، فاکتور P (اقدامات حفاظتی)، DEM (مدل رقومی ارتفاع) و جدول بیوفیزیکی است.
نتایج: بر اساس نتایج، پتانسیل اتلاف خاک و انتقال رسوب در محدوده مطالعاتی به ترتیب از صفر تا 18/248 تن در پیکسل و صفر تا 25/57 تن در پیکسل متغیر است. نگهداشت خاک نیز در طیفی از صفر تا 85/124 تن در پیکسل در محدوده مورد مطالعه برآورد شده است. نتایج نشان داد که بیشترین مقدار اتلاف خاک در زیرحوضه 14 با 13716400 تن در سال و کمترین میزان اتلاف خاک در زیرحوضه 4 با 416594 تن در سال رخ می‌دهد. همچنین بیشترین مقدار خدمت اکوسیستمی نگهداشت خاک در زیرحوضه 13 با 4304414 تن در سال و کمترین مقدار آن در زیرحوضه 4 با 5645 تن در هکتار در سال تدارک می‌شود.
بحث: جنگل‌های متراکم استان سمنان در منتهی‌الیه شمالی استان، با بیش از 36 تن در هکتار بیشترین خدمت اکوسیستمی نگهداشت خاک و محدوده‌های کویری، دریاچه نمک و شوره‌زار کمترین میزان خدمت نگهداشت خاک را فراهم می‌نمایند. بر همین اساس، مجموعه جنگل‌های استان شامل جنگل‌های متراکم، نیمه متراکم، کم‌تراکم و تنک در مجموع 4269166 تن در سال موجب نگهداشت خاک در استان می‌شوند. همچنین مراتع خوب، سالانه موجب نگهداشت بیش از 18 تن در هکتار از خاک استان می‌شوند و مجموع کارکرد نگهداشت خاک توسط انواع مراتع استان شامل مراتع خوب، متوسط و فقیر به میزان 9395160 تن در سال است که با توجه به  مساحت حدود 18 برابری مراتع نسبت به جنگل‌ها، می‌توان گفت بیشترین خدمت اکوسیستمی نگهداشت خاک به لحاظ توزیع جغرافیایی این خدمت در استان توسط مراتع تدارک می‌شود؛ هرچند که محدوده‌های جنگلی دارای توان بیشتری برای حفاظت از خاک هستند. کاربری‌های باغ و مزارع دیم بعد از  پوشش‌های طبیعی جنگلی و مرتعی، به ترتیب با تدارک نگهداشت خاک به میزان 86/7 و 15/2 تن در هکتار در رتبه‌های بعدی قراردادند. اما سایر کاربری‌های انسان‌ساخت مانند محدوده‌های شهری چون معمولاً با حذف یا کاهش پوشش گیاهی همراه هستند، موجب زایل شدن این خدمت اکوسیستمی می‌شوند. با توجه به استقرار نواحی شهری در نیمه شمالی محدوده مورد مطالعه و اثر منفی آنها بر این خدمت اکوسیستمی، اهمیت حفاظت از پوشش‌های جنگلی و مرتعی استان برای حفظ استمرار تدارک خدمت نگهداشت خاک یک امر حیاتی محسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها

خدمات اکوسیستم
نگهداشت خاک
کاربری اراضی
سمنان

موضوعات

  1. Adhikari, K. and Hartemink, A.E., 2016. Linking soils to ecosystem services—A global review. Geoderma, 262, pp.101-111.
  2. Ahmadi Mirghaed, F.A. and Souri, B., 2023. Contribution of land use, soil properties and topographic features for providing of ecosystem services. Ecological Engineering, 189, p.106898.
  3. Aneseyee, A.B., Elias, E., Soromessa, T. and Feyisa, G.L., 2020. Land use/land cover change effect on soil erosion and sediment delivery in the Winike watershed, Omo Gibe Basin, Ethiopia. Science of the Total Environment, 728, p.138776.
  4. Asadolahi, Z., Salmanmahiny, A. and Mirkarimi, H., 2015. Modeling the supply of sediment retention ecosystem service (case study: eastern part of Gorgan-rud watershed). Environmental Erosion Research Journal, 5(3), pp.61-75. [In Persian]
  5. Barrios, E., Valencia, V., Jonsson, M., Brauman, A., Hairiah, K., Mortimer, P.E. and Okubo, S., 2018. Contribution of trees to the conservation of biodiversity and ecosystem services in agricultural landscapes. International Journal of Biodiversity Science, Ecosystem Services & Management, 14(1), pp.1-16.
  6. Borrelli, P., Robinson, D.A., Fleischer, L.R., Lugato, E., Ballabio, C., Alewell, C., Meusburger, K., Modugno, S., Schütt, B., Ferro, V. and Bagarello, V., 2017. An assessment of the global impact of 21st century land use change on soil erosion. Nature communications, 8(1), p.2013.
  7. Bouma, J., 2023. The 5C's of soil security guiding realization of ecosystem services in line with the UN-SDGs. Soil Security, 12, p.100099.
  8. Cadel, M., Cousin, I. and Therond, O., 2023. Relationships between soil ecosystem services in temperate annual field crops: A systematic review. Science of The Total Environment, p.165930.
  9. Gashaw, T., Bantider, A., Zeleke, G., Alamirew, T., Jemberu, W., Worqlul, A.W., Dile, Y.T., Bewket, W., Meshesha, D.T., Adem, A.A. and Addisu, S., 2021. Evaluating InVEST model for estimating soil loss and sediment export in data scarce regions of the Abbay (Upper Blue Nile) Basin: Implications for land managers. Environmental Challenges, 5, p.100381.
  10. Getu, L.A., Nagy, A. and Addis, H.K., 2022. Soil loss estimation and severity mapping using the RUSLE model and GIS in Megech watershed, Ethiopia. Environmental Challenges, 8, p.100560.
  11. Hyun, J., Kim, Y.J., Kim, A., Plante, A.F. and Yoo, G., 2022. Ecosystem services-based soil quality index tailored to the metropolitan environment for soil assessment and management. Science of the Total Environment, 820, p.153301.
  12. Kretz, L., Koll, K., Seele-Dilbat, C., van der Plas, F., Weigelt, A. and Wirth, C., 2021. Plant structural diversity alters sediment retention on and underneath herbaceous vegetation in a flume experiment. PLoS One, 16(3), p. e0248320.
  13. Li, N., Zhang, Y., Wang, T., Li, J., Yang, J. and Luo, M., 2022. Have anthropogenic factors mitigated or intensified soil erosion over the past three decades in South China?.Journal of Environmental Management, 302, p.114093.
  14. Li, T., Cui, L., Xu, Z., Liu, H., Cui, X. and Fantke, P., 2023. Micro-and nanoplastics in soil: Linking sources to damage on soil ecosystem services in life cycle assessment. Science of the Total Environment, p.166925.
  15. Marques, S.M., Campos, F.S., David, J. and Cabral, P., 2021. Modelling sediment retention services and soil erosion changes in Portugal: a spatio-temporal approach. ISPRS International Journal of Geo-Information, 10(4), p.262.
  16. Mazigh, N., Taleb, A., El Bilali, A. and Ballah, A., 2022. The effect of erosion control practices on the vulnerability of soil degradation in Oued EL Malleh catchment using the USLE model integrated into GIS, Morocco. Trends in Sciences, 19(2), pp.2059-2059.
  17. MEA, M.E.A., 2005. Ecosystems and Human Well-Being: wetlands and water synthesis.
  18. McMahon, J.M., Hasan, S., Brooks, A., Curwen, G., Dyke, J., Saint Ange, C. and Smart, J.C., 2022. Challenges in modelling the sediment retention ecosystem service to inform an ecosystem account–Examples from the Mitchell catchment in northern Australia. Journal of Environmental Management, 314, p.115102.
  19. Mohammadyari, F., Tavakoli, M., Zarandian, A. and Abdollahi, S., 2023. Optimization land use based on multi-scenario simulation of ecosystem service for sustainable landscape planning in a mixed urban-Forest watershed. Ecological Modelling, 483, p.110440.
  20. Qiao, X., Li, Z., Lin, J., Wang, H., Zheng, S. and Yang, S., 2023. Assessing current and future soil erosion under changing land use based on InVEST and FLUS models in the Yihe River basin, North China. International Soil and Water Conservation Research.
  21. Sadat, M., Salehi, E. and Amiri, J., 2023. Quantitative Modeling of Spatiotemporal Changes in Soil Erosion and Retention Potential and Sediment Production (Case Study: Lahijan-Chabaksar and Astana-Kochsefhan Watersheds). [In Persian]
  22. Salarvand, J., Ghasemi Aghbash, F. and Asadolahi, Z., 2019. Considering the Role of Forest Cover in Soil Retention as an Ecosystem Services (Case Study: Lorestan Province). Geographic Space, 19(67), pp.61-78. [In Persian]
  23. Sharp, R., Douglass, J., Wolny, S., Arkema, K., Bernhardt, J., Bierbower, W., Chaumont, N., Denu, D., Fisher, D., Glowinski, K. and Griffin, R., 2020. InVEST 3.8. 7. User’s Guide. The Natural Capital Project, Standford University, University of Minnesota, The Nature Conservancy, and World Wildlife Fund: Standford, CA, USA.
  24. Srichaichana, J., Trisurat, Y. and Ongsomwang, S., 2019. Land use and land cover scenarios for optimum water yield and sediment retention ecosystem services in Klong U-Tapao Watershed, Songkhla, Thailand. Sustainability, 11(10), p.2895.
  25. Sun, Y., Liu, D. and Wang, P., 2022. Urban simulation incorporating coordination relationships of multiple ecosystem services. Sustainable Cities and Society, 76, p.103432.
  26. Tamire, C., Elias, E. and Argaw, M., 2022. Spatiotemporal dynamics of soil loss and sediment export in Upper Bilate River Catchment (UBRC), Central Rift Valley of Ethiopia. Heliyon, 8(11).
  27. Tavakoli, M. and Mohammadyari, F., 2023. Modeling the spatial distribution of multiple ecosystem services in Ilam dam watershed, Western Iran: Identification of areas for spatial planning. Urban Ecosystems, 26(2), pp.459-478.
  28. Yang, J., Zhai, D.L., Fang, Z., Alatalo, J.M., Yao, Z., Yang, W., Su, Y., Bai, Y., Zhao, G. and Xu, J., 2023. Changes in and driving forces of ecosystem services in tropical southwestern China. Ecological Indicators, 149, p.110180.
  29. Zarandian, A., Mohammadyari, F., Mirsanjari, M.M. and Visockiene, J.S., 2023. Scenario modeling to predict changes in land use/cover using Land Change Modeler and InVEST model: a case study of Karaj Metropolis, Iran. Environmental monitoring and assessment, 195(2), p.273.
محیط زیست و توسعه فرابخشی
دوره 8، شماره 81
پاییز 1402
صفحه 107-119

صفحه اصلی

ارسال مقاله

تماس با ما