محیط زیست و توسعه فرابخشی
مجله علمی

ارزیابی و ارزشگذاری خدمت اکوسیستمی تثبیت مواد مغذی در تالاب بین‌المللی حرای خورخوران با استفاده از مدل InVEST NDR و روش هزینه اجتناب شده

نوع مقاله : مقاله علمی - پژوهشی

نویسندگان

اردوان زرندیان 1
رویا موسی زاده 2
مجید رمضانی مهریان 3
فاطمه محمدیاری 4
محمد صادق صبا 5
سیده مهتاب شجاعی لنگری 6

1 گروه پژوهشی ارزیابی و مخاطرات محیط‌زیستی، پژوهشکده محیط‌زیست و توسعه پایدار، سازمان حفاظت محیطزیست، تهران، ایران

2 گروه پژوهشی اقتصاد محیطزیست، پژوهشکده محیط‌زیست و توسعه پایدار، سازمان حفاظت محیطزیست، تهران، ایران

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

4 گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

5 دفتر حفاظت از زیست بوم‌ها و سواحل دریایی، سازمان حفاظت محیطزیست، تهران، ایران

6 گروه بیولوژی دریا، دفتر حفاظت از زیست بوم ها و سواحل دریایی، سازمان حفاظت محیطزیست، تهران، ایران

https://doi.org/10.22034/envj.2025.517676.1492
چکیده
مقدمه: تالاب بین‌المللی حرای خورخوران در سواحل جنوبی ایران، نقش مهمی در جذب و تثبیت مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر دارد که باعث کاهش آلودگی منابع آبی و بهبود کیفیت آب می‌شود. افزایش مصرف کودهای شیمیایی در کشاورزی، ورود فاضلاب‌های شهری و صنعتی و تغییرات کاربری اراضی، فشار زیادی بر این اکوسیستم وارد کرده و موجب افزایش بار مواد مغذی در آب‌های ورودی به تالاب شده است. از این‌رو، کمی‌سازی و ارزش‌گذاری اقتصادی این خدمت اکوسیستمی، برای برنامه‌ریزی و مدیریت پایدار تالاب‌ها ضروری است. هدف از این مطالعه ارزیابی کمی میزان تثبیت نیتروژن و فسفر توسط تالاب بین‌المللی خورخوران، نقشه سازی توزیع مکانی صدور و تثبیت مواد مغذی و در گام آخر برآورد ارزش اقتصادی این خدمت اکوسیستمی با استفاده از دو روش هزینه اجتناب شده و انتقال ارزش/ منفعت می‌باشد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش، مدل NDR از بسته نرم‌افزاری InVEST برای شبیه‌سازی فرایند انتقال و تثبیت نیتروژن و فسفر در محدوده مطالعاتی به کار گرفته شد. داده‌های ورودی شامل نقشه کاربری، نقشه بارش و رواناب سطحی، مدل رقومی ارتفاع (DEM) و بار مواد مغذی ناشی از فعالیت‌های کشاورزی و شهری بودند. داده‌های ورودی در محیط نرم‌افزار ArcGIS پردازش شده و مدل اجرا شد. در ادامه خروجی‌های مدل شامل نقشه‌های صدور و تثبیت مواد مغذی استخراج شده و مناطق کلیدی تثبیت این عناصر مشخص گردید. سپس با روش هزینه اجتناب‌شده، ارزش اقتصادی خدمت تثبیت مواد مغذی بر اساس هزینه جایگزینی تصفیه این مواد در سیستم‌های مهندسی تصفیه فاضلاب محاسبه شد.
نتایج: نتایج مدل‌سازی نشان داد که تالاب حرای خورخوران سالانه 18/ 834 تن نیتروژن و 75/ 243 تن فسفر را تثبیت می‌کند که از ورود این مواد به منابع آبی و ایجاد مشکلاتی مانند شکوفایی جلبکی جلوگیری می‌کند. همچنین مناطق با پوشش جنگل‌های حرا و باتلاق‌های ساحلی بیشترین نقش را در تثبیت این عناصر داشتند، در حالی که مناطق کشاورزی و شهری بیشترین صدور مواد مغذی را نشان دادند. مقدار صدور سالانه نیتروژن از محدوده مطالعاتی 52/90 تن و مقدار صدور فسفر 48/21 تن برآورد شد که نشان‌دهنده اثرات منفی کاربری‌های انسانی بر بار مواد مغذی ورودی به تالاب است. نتایج ارزش اقتصادی این خدمت نیز نشان داد که هزینه حذف هر کیلوگرم نیتروژن و فسفر در سیستم‌های تصفیه فاضلاب معادل 1242000 و 6578000 ریال در سال 1402 برآورد شد. با توجه به میزان تثبیت مواد مغذی، ارزش کل این خدمت در محدوده مطالعاتی معادل 2639503 میلیون ریال (معادل 5738050 دلار در سال 2023) برآورد شد. 
بحث: نتایج این پژوهش تأکید می‌کند که تالاب حرای خورخوران یک فیلتر طبیعی مؤثر برای کاهش آلودگی منابع آبی است. حفظ و مدیریت این تالاب می‌تواند جایگزین اقتصادی مناسبی برای روش‌های پرهزینه تصفیه فاضلاب باشد. در نتیجه در سیاست‌گذاری‌های مدیریت محیط‌زیستی، توجه به خدمات اکوسیستمی مانند تثبیت مواد مغذی، می‌تواند به بهبود کیفیت آب و کاهش آلودگی کمک شایانی کند. تحلیل‌های دقیق مبتنی بر داده‌های میدانی و مدل‌سازی‌های علمی، نقش تعیین‌کننده‌ای در آشکارسازی ارزش واقعی این خدمات دارند. درک صحیح از پایداری عملکرد اکوسیستم در شرایط اقلیمی گوناگون، بر ضرورت حفاظت هدفمند از تالاب‌های حساس و حیاتی همچون خورخوران تأکید می‌گذارد. این یافته‌ها مبنای مهمی برای تصمیم‌گیری‌های مدیریتی و اقدامات عملی در حوزه حفاظت محیط زیست فراهم می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

ارزش‌گذاری اقتصادی
خدمات اکوسیستم
تثبیت مواد مغذی
مدلInVEST NDR
حرای خورخوران
موضوعات
  1. Abebe, W.B., Dersseh, M.G., Goshu, G., Abera, W., Abraham, E., Mekonnen, M.A., Fohrer, N., Tilahun, S.A., McClain, M.E. and Payne, W.A., 2025. Modeling changes in nutrient retention ecosystem service using the InVEST-NDR model: A case study in the Gumara River of Lake Tana Basin, Ethiopia. Ecohydrology & Hydrobiology.
  2. An, S. and Verhoeven, J.T., 2019. Wetland functions and ecosystem services: Implications for wetland restoration and wise use. Springer.
  3. Barbier, E.B., Hacker, S.D., Kennedy, C., Koch, E.W., Stier, A.C. and Silliman, B.R., 2011. The value of estuarine and coastal ecosystem services. Ecological Monographs, 81, 169–193.
  4. Cong, W., Sun, X., Guo, H. and Shan, R., 2020. Comparison of the SWAT and InVEST models to determine hydrological ecosystem service spatial patterns, priorities and trade-offs in a complex basin. Ecological Indicators, 112, 106089.
  5. Costanza, R., D’Arge, R., de Groot, R., Farber, S., Grasso, M., Hannon, B., Limburg, K., Naeem, S., O’Neill, R.V. and Paruelo, J., 1997. The value of the world's ecosystem services and natural capital. Nature, 387, 253–260.
  6. Costanza, R., de Groot, R., Sutton, P., van der Ploeg, S., Anderson, S.J., Kubiszewski, I., Farber, S. and Turner, R.K., 2014. Changes in the global value of ecosystem services. Global Environmental Change, 26, 152–158.
  7. Enderle, D.I. and Weih Jr, R.C., 2005. Integrating supervised and unsupervised classification methods to develop a more accurate land cover classification. Journal of the Arkansas Academy of Science, 59, 65–73.
  8. Endreny, T.A. and Wood, E.F., 2003. Watershed weighting of export coefficients to map critical phosphorous loading areas 1. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 39, 165–181.
  9. Han, B., Reidy, A. and Li, A., 2021. Modeling nutrient release with compiled data in a typical Midwest watershed. Ecological Indicators, 121, 107213.
  10. Heathwaite, A., Quinn, P. and Hewett, C., 2005. Modelling and managing critical source areas of diffuse pollution from agricultural land using flow connectivity simulation. Journal of Hydrology, 304, 446–461.
  11. Hopkins, K.G., Noe, G.B., Franco, F., Pindilli, E.J., Gordon, S., Metes, M.J., Claggett, P.R., Gellis, A.C., Hupp, C.R. and Hogan, D.M., 2018. A method to quantify and value floodplain sediment and nutrient retention ecosystem services. Journal of Environmental Management, 220, 65–76.
  12. Keeler, B.L., Polasky, S., Brauman, K.A., Johnson, K.A., Finlay, J.C., O’Neill, A., Kovacs, K. and Dalzell, B., 2012. Linking water quality and well-being for improved assessment and valuation of ecosystem services. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109, 18619–18624.
  13. Koetse, M.J., Brouwer, R. and van Beukering, P.J., 2015. Economic valuation methods for ecosystem services. Ecosystem Services: From Concept to Practice, 108–131.
  14. La Notte, A., Liquete, C., Grizzetti, B., Maes, J., Egoh, B.N. and Paracchini, M.L., 2015. An ecological-economic approach to the valuation of ecosystem services to support biodiversity policy. A case study for nitrogen retention by Mediterranean rivers and lakes. Ecological Indicators, 48, 292–302.
  15. Mitra, A., 2020. Ecosystem services of mangroves: An overview. Mangrove Forests in India: Exploring Ecosystem Services, 1–32.
  16. Paná, S., Bonansea, M., Valdez, V.C., del Valle Así­s, I., Gauto, V.H. and Ferral, A., 2024. Modelling of phosphorus and nitrogen delivery in a strategic river basin. 2024 IEEE Biennial Congress of Argentina (ARGENCON), IEEE, 1–6.
  17. Rankinen, K., Granlund, K., Etheridge, R. and Seuri, P., 2014. Valuation of nitrogen retention as an ecosystem service on a catchment scale. Hydrology Research, 45, 411–424.
  18. Redhead, J.W., May, L., Oliver, T.H., Hamel, P., Sharp, R. and Bullock, J.M., 2018. National scale evaluation of the InVEST nutrient retention model in the United Kingdom. Science of the Total Environment, 610, 666–677.
  19. Rioux, R.A. and Strong, A.L., 2023. Scenario-based land use modeling for nutrient management in the Skaneateles Lake Watershed. Environmental Challenges, 12, 100739.
  20. Salata, S., Garnero, G., Barbieri, C.A. and Giaimo, C., 2017. The integration of ecosystem services in planning: An evaluation of the nutrient retention model using InVEST software. Land, 6, 48.
  21. Smith, A., Yee, S.H., Russell, M., Awkerman, J. and Fisher, W.S., 2017. Linking ecosystem service supply to stakeholder concerns on both land and sea: An example from Guánica Bay watershed, Puerto Rico. Ecological Indicators, 74, 371–383.
  22. Valladares-Castellanos, M., de Jesús Crespo, R., Xu, Y.J. and Douthat, T.H., 2024. A framework for validating watershed ecosystem service models in the United States using long-term water quality data: Applications with the InVEST Nutrient Delivery (NDR) model in Puerto Rico. Science of the Total Environment, 949, 175111.
  23. Vigiak, O., Borselli, L., Newham, L., McInnes, J. and Roberts, A., 2012. Comparison of conceptual landscape metrics to define hillslope-scale sediment delivery ratio. Geomorphology, 138, 74–88.
  24. Yang, X., Ji, G., Wang, C., Zuo, J., Yang, H., Xu, J. and Chen, R., 2019. Modeling nitrogen and phosphorus export with InVEST model in Bosten Lake Basin of Northwest China. PLoS One, 14, e0220299.
  25. Zhang, W., Ricketts, T.H., Kremen, C., Carney, K. and Swinton, S.M., 2007. Ecosystem services and dis-services to agriculture. Ecological Economics, 64, 253–260.
محیط زیست و توسعه فرابخشی
دوره 10، شماره 89
پاییز 1404
صفحه 75-92

صفحه اصلی

ارسال مقاله

تماس با ما