بررسی ارتباط شکل و ساختار لکههای پوشش‌‌گیاهی با منابع آلودگی غیرنقطهای جهت ارائه راهکارهای مدیریتی بهبود کیفیت آب

Document Type: Research Paper

Authors

Abstract

ویژگی‌های سیمای سرزمین با استفاده از سنجه‌های آماری نشان‌دهنده شکل و مکان انواع کاربری‌ها نسبت به یکدیگر هستند و می‌‌توانند بر فرآیندهای هیدرولوژیکی و چرخه مواد مغذی مؤثر باشند؛ بنابراین درک ارتباط این متغیرها بر پارامترهای کیفیت آب یک اولویت برای ارزیابی بار آلودگی و پیش‌بینی اثرات بر کیفیت       آب‌های سطحی است. با توجه به اهمیت این موضوع در این مطالعه از ابزار ارزیابی آب ‌و خاک (SWAT) برای شبیه‌سازی تغییرات نیترات در حوزه آبخیز تجن بین سال‌های 2013-2001 استفاده شد. نتایج مدل نشان داد بار سالانه نیترات از سال 2001 تا 2013 از 31070 کیلوگرم تا 89350 کیلوگرم در خروجی حوزه متغیر است.  بررسی نتایج نشان داد که تغییرات نیترات با تراکم حاشیه (ED)، تعداد لکه (NP)، حاشیه کل (TE)، اندازه مؤثر لکه (MESH) و شاخص شکل چشم‌انداز (LSI) در سه کاربری مرتع و جنگل و کشاورزی دارای همبستگی مثبت بالا (01/0p-value≤) است. نتایج رگرسیونی بین میزان آلودگی نیترات و سنجه‌های سیمای سرزمین در خروجی حوضه نشان می‌دهد که معیارهای سیمای سرزمین می‌تواند بیش از 95 درصد از واریانس تغییرات نیترات در کل حوزه آبخیز را نشان دهد. نتایج حاصل از اینمطالعه می‌تواند یک راهنمای مفید در جهت مدیریت شکل کاربری‌ها جهت بهبود کیفیت آب حوضه باشد.
 

- اسماعیلی ساری، س.، (1381) "آلاینده­ها، بهداشت و استاندارد در محیط­زیست"، انتشارات نقش مهر، 767 ص.

 

- احمدی ممقانی، ی.، خراسانی، ن.، رفیعی، غ. (1389)

"بررسی منابع آلاینده و کیفیت آب رودخانه تجن"، مجله منابع طبیعی ایران، شماره 317، ص 63-327.

 

- کامیاب، ح. ر.، سلمان ماهینی، ع. (1391) "الگوهای مکانی زمانی تغییرات سیمای سرزمین و توسعه شهری، مطالعه موردی: گرگان"، مجله کاربرد سنجش ‌از دور و GIS در علوم منابع طبیعی، شماره 2، ص60-68.

 

- سلمان­ماهینی، ع.، نجفی­نژاد، ع.،آذرم­دل، ح. (1388) "بررسی رابطه کاربری، پوشش و معیارهای سیمای سرزمین با کیفیت آب­های سطحی حوزه‌های قره‌سو و گرگان رود"، پنجمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. گرگان، اردیبهشت 1388: 12 ص.

 

- طالبی امیری، ش.، آذری دهکردی، ف.، صادقی، ح. ر.، صوف­باف، سید­رضا. (1388) "تحلیل تخریب سیمای سرزمین حوزه آبخیز نکا با استفاده از متریک‌های اکولوژی سیمای سرزمین"، علوم محیطی، شماره 6، ص 133-144.

 

- نجات خواه، پ.، پسندی ع.، سقلی، م.، بهشتی نیا، ن.، میرشکاری، د. (1388) "بررسی میزان نیترات و فسفات در حوضه جنوب شرقی دریای مازندران"، پژوهش‌های علوم و فنون دریایی، شماره 4، ص 11-19.

 

- Abbaspour K C., Yang J., (2015) “Calibration and uncertainty analysis for SWAT using SUFI2 with SWAT-SAI interface”, A user manual, Swiss Federal Institute for Aquatic Science and Technolology.

- Abdullah, S.A., Nakagoshi, N., (2006) “Changes in landscape spatial pattern in the highly developing state of Selangor, peninsular Malaysia”, Land sc, Urban Plan, No 12, pp.  263–275.

- Ai, L, Shia Z.H, Yin, W, .Huang, X., (2015)  “Spatial and seasonal patterns in stream water contamination across mountainous watersheds: Linkage with land scape characteristics”, Journal of Hydrology, No 523, pp.  398–408.

- Amiri, B.J., Nakane, K. A., (2009) “Modeling the

 linkage between river water quality and landscape metrics in the chugoku district of Japan”, Water Resource Management, No 23 (5), pp. 931-956.

- Castillo, C.R., Güneralp, I., Güneralp, B., (2014) “Influence of changes in developed land and precipitation on hydrology of a coastal Texas watershed”, Applied Geography, No 47, pp. 154-167.

- Clément, F, Ruiz J, Rodrígueza, M., Blaisb, D, Campeaua, S (2017) “Landscape diversity and forest edge density regulate stream waterquality in agricultural catchments”, Ecological Indicators, No 72, pp.  627–639.

- Gassman, P.W., Reyes, M.R., Green, C.H., Arnold, J.G., (2007) “The soil and water assessment tool: historical development, applications, and future research directions”, Transaction of the ASABE, No 50 (4), pp. 1211-1250.

- Hao, F., Zhang, X., Wang, X., Ouyang, W., (2012) “Assessment the Relationship between Landscape Patterns and Nonpoint Source Pollution in the Danjiankou Reservoir Basin in China”, Journal of the American Water Resources Association, No 46 (11), pp. 1-16.

- Lamba, J., Karthikeyan, T., Panusk, J, Good, L (2016) “Effect of best management practice implementation on sediment and phosphorus load reductions at subwatershed and watershed scale using SWAT modelʺ. International Journal of Sediment Research, No X, pp. xxx- xxx.

- Lee, S. W., Hwang, S. J., Lee, S., Hwang, H. S., Sung, H. C., (2009) ”Landscape ecological approach to the relationships of land use patterns in watersheds to water quality characteristics”, Landscape, Urban Plan, No 92, pp. 80–89.

- Liu, R, Xu F, Zhang, P, Yu, W, Men, C (2016) “Identifying non-point source critical source areas based on multi factors at a basin scale with SWAT”, Journal of Hydrology, No 53, 3379–388.

- Masoudiyan, M., Falahiyan, F., Nejadsattari, T., Metaji, A., Khavarinejad, R., (2010) "Epilitic diatoms in Tajan River, Mazandaran province", Biological Knowledge Iran, No 4, pp. 57-66.

- McGarigal, K., Marks, B.J., (1995) FRAGSTATS: "Spatial Pattern Analysis Program for Quantifying Land scape Structureʺ, U.S. Department of Agriculture, Forest Service, Pacific Northwest Research Station, Port- land, ORGen, Tech., Rep.,PNW-GTR-351,122pp

- Mohammadi, J., Shataee, S., (2010) "Possibility investigation of tree diversity mapping using Landsat ETM data in the Hyrcanian forests of Iranʺ, Remote Sens, Environ, No 114, pp. 1504–1512.

- Moriasi, D. N., J. G. Arnold, M. W. Van Liew, R. L. Bingner, R. D. Harmel, and T. L. Veith. (2007) ʺModel evaluation guideline for systematic quantification of accuracy in watershed simulationʺ, T. ASABE, No 50(3), pp. 885- 900.

- Ngoye, E., Machiwa, J. F. (2004) "The influence of land-use patterns in the Ruvu river watershed on water quality in the river system", Physics and Chemistry of the Earth, No 29 (15), pp. 1161-1166.

 - Ouyang, W., Skidmore, A.K., Toxopeus, A.G., Hao, F., (2010) "Long-term vegetation landscape pattern with non-point source nutrient pollution in upper stream of Yellow River basin", Journal of Hydrology, No 389 (3–4), pp. 373-380.

- Shrestha, M K, Recknagel, F, Frizenscha, J, Wayne, M (2016) "Assessing SWAT models based on single and multi-site calibration forthe simulation of flow and nutrient loads in the semi-aridOnkaparinga catchment in South Australia", Agricultural Water Management, No 175 pp.61–71.

- Shen, Z, Hou, X, Li W, Ainia, G, Chen, L, Gong Y., (2015) "Impact of landscape pattern at multiple spatial scales on water quality: A case study in a typical urbanised watershed in China", Ecological Indicators, No 48, pp.  417–427.

- Singh, G, Saraswat, D (2016) "Development and evaluation of targeted marginal land mapping approach in SWAT model for simulating water quality impacts of selected second generation biofeedstock", Environmental Modelling & Software, No 81, pp. 26-39.

 - Sullivan, A., Ternan, J.L., Williams, A.G., (2004) “Land Use Chang and Hydrological Response in the Camel Catchment”, Cornwall, Journal of Applied Geogarphy, No 24(2), pp 119-137.

- Tafangenyasha, C., Dube, L. T. (2008) “An investigation of the impacts of agricultural Run off

on the water quality and aquatic organisms in a Lowveld Sand river system in Southeast Zimbabwe”, Water resources management, No 22 (1), pp. 119-130.

- Uuemaa, E., Roosaare, J., Mander, U., (2005) “Scale dependence of landscape metrics and their indicatory value for nutrient and organic matter losses from catchments”, Ecological Indicators, No 5 (4), pp. 350-369.

- Wu, M.Y., Xue, L., Jina, W.B., Xionga, Q.X., Aia, T.C., Li, B. L., (2012) ” Modelling the linkage between landscape metrics and water quality indices of hydrological units in Sihu Basin, Hubei

Province, China: An allometric model”, Procedia Environmental Sciences, No13(2), pp. 2131 - 2145.

- Xu, F, Dong, G, Wang Q, Liu, L (2016) “Impacts of DEM uncertainties on critical source areas identification for non-point source pollution control based on SWAT model”, Journal of Hydrology, No 540, pp. 355–367.

- Zeigera, S,.Hubbart, J (2016) “A SWAT model validation of nested-scale contemporaneous stream flow, suspended sedimentand nutrients from a multiple land use watershed of the central USA”,  Science of the Total Environment, No 572, pp. 232–243.