الگوی مکانی شاخص‌های چندعملکردی آشفتگی در آبخیز سامیان، استان اردبیل

مقدمهکاهش تنوع زیستی جهانی ناشی از فعالیت‌های انسانی و گسترش مداوم کاربری اراضی انسان‌ساخت، نیاز به درک بهتر رابطه تنوع زیستی با آشفتگی‌های انسانی را عمیق‌تر کرده است. با شناخت و بررسی روند تغییرات آشفتگی‌ها در طول زمان، می‌توان عوامل ایجاد آن را مشخص و تصمیمات مناسبی برای کاهش آشفتگی‌ها اتخاذ نمود. این در حالی است که کاربرد بوم‌شناسی سیمای سرزمین در زمینه‌های مختلف برنامه‌ریزی شهری نشان‌دهنده قابلیت تحلیل و بیان کمی نتایج حاصل از تعامل انسان و محیط زیست است. کسب آگاهی جامع از رفتارپذیری این نوع از تغییرات برای دستیابی به مدیریت نظام‌مند و تلاش در راستای تامین پایداری بوم‌سازگان ضروری است. هم‌چنین، شناسایی فرآیندهای اصلی و عوامل ساختاری در ایجاد تغییرات کلیدی در سیمای سرزمین، درک مناسبی از رفتارپذیری و تغییرپذیری سیمای سرزمین فراهم می‌کند. آشفتگی‌های بوم‌شناختی می‌توانند به‌طور طبیعی (آتش‌سوزی، سیل، بهمن، طوفان یا آتشفشان) و یا در اثر فعالیت‌های انسانی (جاده‌سازی، آلودگی، تغییر کاربری یا استخراج معدن) ایجاد شوند و حتی می‌توانند یک زیستگاه را کاملاً تغییر دهند. یکی از نیازهای برنامه‌ریزی برای مدیریت و حفاظت موثر و پایدار، درک و آگاهی بهتر از روند تغییرات مکانی این نوع آشفتگی‌هاست. از طرفی، شناسایی و پایش به‌موقع پاسخ بوم‌سازگان به محرک‌های آشفتگی‌ یک گام مهم در کسب اطمینان از استفاده پایدار از منابع طبیعی و مدیریت یکپارچه آبخیز است. بر همین اساس، پژوهش حاضر با هدف شناسایی محرک‌های آشفتگی، توسعه شاخص‌های چندعملکردی آشفتگی و تحلیل الگوی مکانی آن‌ها در آبخیز سامیان واقع در استان اردبیل برنامه‌ریزی شده است.مواد و روش‌هادر پژوهش حاضر، با توجه به پیشینه مطالعاتی در آبخیز و نیز مرور منابع مرتبط با شاخص‌های آشفتگی، در کل 29 محرک آشفتگی مورد شناسایی قرار گرفت. سپس از آزمون اسپیرمن برای شناسایی و حذف محرک‌های آشفتگی دارای همبستگی معنی‌دار (p-value<0.05) استفاده شد. در ادامه، بر اساس وزن‌دهی برابر و با استفاده از مجموع وزنی محرک‌های آشفتگی نهایی شده، چهار شاخص چندعملکردی مبتنی بر کاربری اراضی (di-lu) (با معیارهای مساحت کشاورزی، مساحت مرتع، مجموع کشاورزی و مسکونی، مساحت زراعت دیم، مساحت زراعت آبی، مساحت کاربری شهری، بافر 600 متری شهری، بافر 600 متری شهری، کشاورزی، شاخص نرمال‌شده تفاوت پوشش گیاهی و تراکم جاده)، جمعیت‌شناختی (di-dg) (با معیارهای تراکم جمعیت، تراکم خانوار روستایی، تراکم افراد شاغل 10 ساله، تعداد افراد شاغل در کشاورزی، تراکم افراد شاغل در صنعت، تراکم افراد شاغل در خدمات و تراکم مسکونی)، منابع آلودگی (di-cr) (با معیارهای فرسایش خاک، رسوب ویژه، ضریب مکانی lq  در کشاورزی، ضریب مکانی lq در صنعت، فاصله رودخانه‌ها از مناطق مسکونی، تراکم عملیات معدنی، تراکم مراکز صنعتی و تراکم آلاینده‌ها) و هیدرولوژی (di-hr) (با معیارهای شیب، مساحت آبگیرها و تالاب‌ها، ذخیره سد و تراکم سد) توسعه داده شد. در نهایت، شاخص آشفتگی کل (tdi) از مجموع وزنی شاخص‌های چندعملکردی محاسبه و توزیع مکانی آن پهنه‌بندی شد.نتایج و بحث یافته‌های حاصل از محاسبه شاخص‌های چندعملکردی آشفتگی مبتنی بر گروه اول تا چهارم، بر اساس هشت، دو، هشت و چهار محرک آشفتگی شناسایی شده در 27 زیرآبخیز سامیان به‌دست آمد. نتایج اعمال وزن‌دهی برابر نشان داد که متغیرهای مورد استفاده در محاسبه شاخص‌های آشفتگی مبتنی بر گروه اول تا چهارم به‌ترتیب وزن 0.13، 0.50، 0.17 و 0.33 را به خود اختصاص دادند. نتایج حاصل از پهنه‌بندی نشان داد که حداکثر مقدار شاخص آشفتگی مبتنی بر کاربری اراضی (di-lu) مربوط به زیرآبخیز 27 با مقدار 0.77 در طبقه زیاد، جمعیت‌شناختی (di-dg) مربوط به زیرآبخیز 27 با مقدار 0.89 در طبقه بسیار زیاد، حداکثر مقدار شاخص آشفتگی مبتنی بر منابع آلودگی (di-cr) مربوط به زیرآبخیز 15 با مقدار 0.61 در طبقه زیاد و حداکثر مقدار شاخص آشفتگی مبتنی بر هیدرولوژی (di-hr) مربوط به زیرآبخیز 25 با مقدار 0.82 در طبقه بسیار زیاد آشفتگی قرار گرفت. هم‌چنین، میانگین شاخص‌های چندعملکردی اول تا چهارم به‌ترتیب برابر با 0.16±0.46، 0.16±0.40، 0.09±0.38، 0.15±0.52 و 0.08±0.44 و میانگین و انحراف معیار شاخص آشفتگی کل (tdi) برابر با 0.44 و 0.08 به‌دست آمد. این شاخص آشفتگی در سه طبقه کم، متوسط و زیاد دسته‌بندی شد. هم‌چنین، مساحت قابل توجهی از کل آبخیز سامیان در طبقه متوسط (0.60-0.41) قرار گرفت.نتیجه‌گیریدر دهه‌های اخیر، بوم‌سازگان‌های طبیعی به‌دلیل گرمایش جهانی اقلیم، رویدادهای شدید آب و هوایی، بهره‌برداری بی‌رویه انسان از منابع و آسیب به محیط زیست، آشفتگی‌های منفی بی‌سابقه‌ای را تجربه کرده‌اند. این امر در درازمدت منجر به یک سری مشکلات پیچیده شده که بقاء و توسعه پایدار جامعه را تهدید خواهد کرد. بر همین اساس، شناسایی منطقه‌ای محرک‌های آشفتگی برای کاهش تعارضات ‌توسعه اجتماعی-اقتصادی و حفاظت از محیط زیست بسیار مهم است. از نظر کلی آبخیز سامیان دارای طبقه متوسط، کم، کم و متوسط به‌ترتیب مبتنی بر شاخص‌های چندعملکردی آشفتگی گروه اول تا چهارم است. هم‌چنین، طبق نتایج پهنه‌بندی شاخص‌های چندعملکردی آشفتگی، اکثر زیرآبخیز‌ها بر اساس گروه چهارم در طبقه متوسط قرار گرفتند که حاکی از اهمیت در نظر گرفتن محرک‌هایی مانند شیب، ذخیره سد و تراکم سد است. نتایج حاصل از تحلیل مکانی نیز نشان داد که در مجموع، بخش‌های مرکزی و شمالی آبخیز آشفتگی بالاتری نسبت به سایر بخش‌ها دارند. از آن‌جایی‌که، تغییرات سریع در بوم‌سازگان‌های مختلف یک آبخیز تحت تاثیر انسان منجر به بروز آشفتگی‌ در سطح دسترس‌پذیری منابع طبیعی و بروز مسائل پیچیده اجتماعی-اقتصادی می‌شود، نتایج پژوهش حاضر، در تشخیص پویایی انواع آشفتگی‌ها‌ به‌منظور درک فعل و انفعالات موجود در سامانه آبخیز و توسعه راهبردهای مورد نیاز مدیریت پایدار کاربرد دارد.  

spatial pattern of the multifunctional disturbance indicators in the samian watershed, ardabil province

introductionthe decrease in global biodiversity caused by human activities and the continuous expansion of man-made land use has deepened the need better to understand the relationship between biodiversity and human disturbance. by knowing and examining the process of disturbance changes over time, it is possible to identify the factors that cause it and make appropriate decisions to reduce disturbances. meanwhile, the application of landscape ecology in various fields of urban planning shows the ability to analyze and quantitatively express the results of human-environment interaction. gaining comprehensive knowledge of the behavior of this type of change is necessary to achieve systematic management and efforts to ensure the sustainability of ecosystems. in addition, identifying the main processes and structural factors in creating key changes in the landscape provides a proper understanding of the behavior and changeability of the landscape. ecological disturbances can be caused naturally (fires, floods, avalanches, hurricanes, or volcanoes) or by human activities (road construction, pollution, land use, or mining) and can even completely change a habitat. one of the needs of planning for effective and sustainable management and protection is a better understanding and awareness of the process of spatial changes of this type of disturbance. the timely identification and monitoring of ecosystem responses to disturbance stimuli is an important step in ensuring the sustainable use of natural resources and integrated watershed management. based on this, the current research aims to identify disturbance drivers, develop multifunctional disturbance indicators, and analyze their spatial patterns in the samian watershed located in ardabil province.materials and methods      in the present study, according to the literature review of the watershed and research related to disturbance indicators, a total of 29 disturbance drivers were identified. then, spearman’s test was used to identify and remove disturbance indicators with significant correlation (p-value<0.05). finally, using the weighted sum of disturbance drivers, four multifunctional indices based on land use (di-lu) (with criteria of agricultural area, range area, total agricultural and residential, dry farming area, irrigation area, urban area, urban 600 m buffer, urban-agricultural 600 m buffer, ndvi and road density), demographic (di-dg) (with criteria of population density, rural household density, density of 10-year working people, density of people working in agriculture, density of people working in the industry, density of people working in services and residential density), sources of pollution (di-cr) (with criteria of soil erosion, special sediment, lq spatial coefficient in the agricultural, lq spatial coefficient in the industry, river distance from residentional areas, density of mining operations, density of industrial centers, pol1utant density) and hydrology (di-hr) with criteria (with criteria of slope, reservoirs and wetlands area, dam storage, dam density) and a total disturbance index (tdi) were developed.results and discussionresults and discussion: in this research, the multi-functional indicators of disturbance in 27 samian sub-watersheds were calculated and zoned based on identified disturbance drivers. the results of equal weighting showed that the variables used in the calculation of disturbance indices based on the first to fourth groups were assigned weights of 0.13, 0.50, 0.17, and 0.33, respectively. the results of zoning showed that the maximum value of disturbance index based on land use (di-lu) related to sub-watershed 27 with a value of 0.77 in the high class, demographic (di-dg) related to sub-watershed 27 with a value of 0.89 in the class very high, pollution sources (di-cr) related to watershed 15 with a value of 0.61 were placed in the high category and hydrology (di-hr) related to watershed 25 with a value of 0.82 were placed in the very high disturbance category. the average of the first to fourth multifunctional indices were 0.46±0.16, 0.40±0.16, 0.38±0.09, 0.52±0.15 and 0.44±0.08 respectively. the results of the total disturbance index showed that the mean and standard deviation of the total disturbance index (tdi) are equal to 0.44 and 0.08. this confusion index was categorized into three categories: low, medium, and high. besides, a significant area of the entire samian watershed was placed in the middle class (0.41-0.60).conclusionconclusion: in recent decades, natural ecosystems have experienced unprecedented negative disturbances due to global climate warming, extreme weather events, excessive human exploitation of resources, and damage to the environment. in the long run, this has led to a series of complex problems that will threaten the survival and sustainable development of society. accordingly, the regional identification of disturbance drivers is very important to reducing the conflicts between socioeconomic development and environmental protection. in this context, according to the zoning results, most of the sub-watersheds were placed in the middle class based on the fourth group, which indicates the importance of considering factors such as slope, dam storage, and dam density. from the general point of view, the samian watershed has a medium, low, low, and medium class, respectively, based on the disturbance indicators of the first to fourth groups. in general, the central and northern parts of the watershed have higher disturbances than other parts. the results of the spatial analysis also showed that the central parts of the samian watershed are affected by more disturbance. the results of the present research are used in the diagnosis of the dynamics of disturbances to understand the interactions of a watershed system and develop the strategies required for sustainable management.