واژه‌های کلیدی:

زمین فضایی; کاربری زمین؛ کیفیت آب؛ سنجش از راه دور؛ مواد مغذی؛ حوزه آبخیز; GIS

چکیده

فناوری ژئوفضایی به طور فزاینده ای برای کاربردهای مختلف در مدیریت زیست محیطی مورد استفاده قرار می گیرد زیرا نیاز به توسعه پایدار در دنیای به سرعت در حال توسعه امروزی آشکارتر می شود. به عنوان یک ابزار تصمیم‌گیری، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سیستم موقعیت‌یابی جهانی (GPS) می‌توانند از تصمیم‌گیری‌های اصلی در ارتباط با پدیده‌های طبیعی توزیع شده در فضا و زمان پشتیبانی کنند. چنین موردی برای استفاده از زمین/پوشش شناخته شده برای تأثیر مستقیم بر سلامت اکوسیستم ها وجود دارد. مطالعه ما یکی از این کاربردها را در مدیریت استفاده از زمین برخی از زیرحوضه های آبخیز در ساحل شرقی مریلند، ایالات متحده آمریکا مورد بررسی قرار داد. ما یک ارزیابی کاربری/پوشش تاریخی 20 ساله با استفاده از تصاویر سنجش از راه دور Landsat-TM و تجزیه و تحلیل GIS و داده های پایش آب که در طول دوره توسط دپارتمان منابع طبیعی مریلند به دست آمده بود، انجام دادیم. از جمله تخلیه فاضلاب برخی از شهرداری های منطقه. نتایج نه تنها روندهای کلی در الگوهای کاربری اراضی، بلکه پویایی دقیق طبقات کاربری اراضی-پوشش زمین، تأثیر بر کیفیت آب و همچنین سایر اطلاعات مفید برای هدایت تصمیمات مدیریت اکوسیستم های خشکی و آبی زیرحوضه ها را نشان داد. استفاده از این فناوری برای ارزیابی روندهای کاربری/پوشش زمین بر اساس یک دهه به دهه به عنوان یک روش استاندارد برای مدیریت سلامت اکوسیستم بر مبنای پایدار توصیه می‌شود.

1. مقدمه

اطلاعات همیشه سنگ بنای تصمیم گیری های موثر بوده است [ 1 ]. در نتیجه، اکثر دانشمندان و مدیران محیط زیست در ایالات متحده و بسیاری از کشورهای توسعه یافته جهان اکنون به طور کامل از فناوری مکانی (سیستم‌های اطلاعات جغرافیایی، سنجش از دور و سیستم موقعیت‌یابی جهانی) برای مطالعه محیط‌زیست، گزارش‌دهی از پدیده‌های محیطی و مدل‌سازی چگونگی محیط زیست به عوامل طبیعی و ساخته دست بشر پاسخ می دهد. مدل‌سازی کاربری/پوشش زمین در رابطه با اکوسیستم‌ها از جمله این کاربری‌ها است. تغییر کاربری زمین به عنوان یکی از فراگیرترین تأثیرات انسانی در اکوسیستم های جهانی شناخته شده است [ 2 ]]. الگوهای پوشش زمین نیز در طول قرن گذشته به طور چشمگیری تغییر کرده است، به ویژه در آمریکای شمالی با این تغییرات تاریخی که میراث ماندگاری بر جای گذاشته است. به طور مشابه، مقدار زمین تبدیل شده به کاربری های شهری و کشاورزی و آرایش فضایی زیستگاه های ساحلی شاخص های مفیدی از وضعیت اکوسیستم های رودخانه ای در زمان حاضر هستند [ 3 ]. گزارش شده است که تغییر روی خشکی بر کیفیت آب و در نتیجه سلامت اکولوژیکی اکوسیستم‌های آبی تأثیر می‌گذارد. و این با تخریب خواص بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی نهرها در حوضه خلیج چساپیک همبستگی دارد [ 4 ]]. حوضه آبخیز ساحل شرقی پایین و خلیج های ساحلی مریلند – زیر مجموعه های حوزه آبخیز خلیج چساپیک، در دهه گذشته با افزایش توسعه املاک و مستغلات و جاده ها به عنوان شاخص های آشکار، شهرنشینی سریع را تجربه کرده اند. Jantz و همکاران، [ 5 ] افزایش 61 درصدی در زمین های توسعه یافته را در حوزه آبخیز خلیج چساپیک بین سال های 1990 و 2000 مشاهده کردند که بیشتر (64 درصد) توسعه جدید در زمین های کشاورزی و علفزارها اتفاق افتاد، در حالی که 33 درصد در زمین های جنگلی رخ داد. . یک دهه پیش، آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده [ 6] گزارش داد که شهرنشینی نهرهای مریلند را تهدید می کند و اگر سرعت گسترش شهری ادامه یابد، نهرهای بیشتری احتمالاً تخریب خواهند شد. در آن سال، حدود 16 درصد از مساحت مریلند شهری بود و انتظار می رفت در 25 سال آینده به 21 درصد افزایش یابد، در حالی که تنها 42 درصد از مساحت ایالت جنگلی بود.

یک برنامه تجزیه و تحلیل تغییرات ساحلی (C-CAP) توسط اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) برای نظارت بر تغییرات LULC در مناطق ساحلی ایالات متحده به صورت 5 ساله از سال 1996 آغاز شد [ 7 ]. و در حال حاضر در حال بررسی تکنیک هایی برای تجزیه و تحلیل روند داده های تغییر پوشش زمین است. به طور مشابه، کنسرسیوم ویژگی های زمین با وضوح چندگانه (MRCL) و داده های پوشش زمین ملی (NLCD) نیز برای سال های 1973، 1992 و 2001 وجود دارد [ 8 ]. با این حال، هیچ تحلیل منتشر شده ای از روندهای بلندمدت در استفاده از زمین / پوشش وجود ندارد – به ویژه با توجه به تغییرات جمعیتی سریع و همچنین صنایع کشاورزی و طیور در ساحل شرقی ساحلی مریلند از دهه 1980.

وضعیت سیستم های آب های سطحی ایالات متحده نیز به دلیل آلودگی منبع نقطه ای و غیر نقطه ای ناشی از منابع انسانی مورد توجه عمده قرار گرفته است. برای مثال، بررسی برخی از آب‌های سطحی ایالات متحده [ 9 ] نشان داد که حدود 44 درصد از مایل‌های رودخانه‌ای ارزیابی‌شده، 64 درصد از هکتارهای دریاچه ارزیابی‌شده، و 30 درصد از مایل‌های مربع خلیج و مصب رودخانه‌ای ارزیابی‌شده به اندازه کافی تمیز نبودند تا از چنین کاربری‌هایی پشتیبانی کنند. مانند ماهیگیری و شنا علل اصلی اختلال – پاتوژن ها، جیوه، مواد مغذی، و غنی سازی آلی/ اکسیژن محلول کم از منابعی مانند رسوب اتمسفر، کشاورزی، تغییرات هیدرولوژیکی، و منابع ناشناخته یا نامشخص هستند. اگرچه قانون آب پاک (CWA) برای بازیابی و حفظ یکپارچگی شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی آب های سطحی کشور در نظر گرفته شده بود [ 10 ]]، بنابراین این هدف همچنان به عنوان یک چالش بزرگ برای رعایت کیفیت آب، به ویژه به دلیل کمک به منابع غیر نقطه ای، ادامه داده است.

روابط قابل توجهی بین کاربری زمین-پوشش زمین (LULC) و کیفیت آب در طول سالها به خوبی ثبت شده است [11-18]. کشاورزی، فعالیت های شهری و صنعتی شدن منابع اصلی آلودگی غیر نقطه ای هستند که مقادیر قابل توجهی فسفر (P) و نیتروژن (N) را به آب های سطحی در ایالات متحده کمک می کنند [ 19 ]. شهرنشینی همچنین به عنوان یک تهدید بزرگ برای جریان های مریلند [ 6 ] شناسایی شده است و ادامه این روند می تواند جریان های بیشتری را به وضعیت تخریبی برساند. این گزارش 46 درصد از تمام جریان‌های مریلند را در شرایط بهداشتی بد بیولوژیکی طبقه‌بندی کرد. پیش‌بینی شده است که اگر شیوه‌های فعلی کاربری اراضی-پوشش زمین ادامه یابد، آلودگی غیر نقطه‌ای در آینده افزایش خواهد یافت [ 19 ]. گزارش شده است [ 17] که گستردگی اراضی شهری و مجاورت آن با نهرها مهمترین عامل در پیش بینی غلظت نیتروژن و فسفر در آب رودخانه بوده است. همچنین، دریاچه‌هایی که حوضه‌های بسیار جنگلی داشتند، سطوح سرب و کلر کمتری داشتند و نسبت به دریاچه‌های حوضه‌های غیر جنگلی کمتر در معرض ابتلا به اتروفیکاسیون بودند [ 20 ]. شهرنشینی و رشد جمعیت معمولا منجر به افزایش حجم فاضلاب می شود که نیاز به تصفیه قبل از تخلیه به آب های سطحی دارد. این امر همواره منجر به حجم بالاتری از پساب فاضلاب (معمولاً حاوی فسفر و نیتروژن بالا) و در نتیجه افزایش آلودگی منبع نقطه ای می شود. مضرترین اثرات تخلیه فاضلاب به محیط ساحلی، اوتروفیکاسیون است [ 21 ]. پساب فاضلاب تخلیه شده به آب های سطحی نیز می تواند اثرات قابل توجهی بر موجودات دریایی داشته باشد.22 ]، منجر به تغییر در فراوانی، زیست توده و تنوع موجودات می شود. در حالی که مطالعات متعددی برای ارتباط علت و معلولی آلودگی نقطه‌ای و غیر نقطه‌ای بر کیفیت آب وجود دارد، مطالعاتی که روندهای بلندمدت را در بر می‌گیرد اندک است. چنین مطالعاتی می تواند بینش بهتر و جامع تری در مورد عوامل موثر بر کیفیت آب های سطحی ارائه دهد. و به طور بالقوه می تواند اطلاعات دقیق تر و مفیدتری را برای تصمیم گیری در مورد استفاده از زمین و مدیریت سیستم آب در سطوح حوضه و منظر ارائه کند.

بنابراین، اهداف این مطالعه عبارت بودند از: 1) استفاده از تکنیک‌های مکانی برای ارزیابی روندهای تاریخی کاربری زمین-پوشش زمین (LULC) در حوزه‌های آبخیز ساحل شرقی مریلند در طی یک دوره 20 ساله. و 2) ارزیابی تأثیر تغییرات کاربری اراضی-پوشش زمین و بارگذاری فاضلاب بر کیفیت آب های سطحی برخی از حوزه های آبخیز ساحلی پایین شرق.

2. منطقه مطالعه

این مطالعه در حوضه آبخیز ساحل شرقی پایین و خلیج‌های ساحلی مریلند واقع بین طول‌های جغرافیایی 74˚59’15.2”W و 76˚17’5.6”W و عرض‌های جغرافیایی 37˚54’12.4” شمالی و 38˚53 انجام شد. 10.7 اینچ N. بین اقیانوس اطلس و خلیج چساپیک واقع شده است و تقریباً 5596.69 کیلومتر مربع در شهرستان های ویکومیکو، سامرست و ورسستر زهکشی می کند. و برخی از بخش های شهرستان های کارولین و دورچستر.

کاربری عمده زمین در این منطقه شامل زمین های زراعی، جنگلی، مرتعی و شهری است. و بدنه های آبی شامل مصب، رودخانه/ نهر و تالاب ها می باشد. منطقه ای که کمتر از 100 فوت بالاتر از سطح دریا قرار دارد، در مجموع شامل 23 حوضه فرعی [ 23 ] است ( شکل 1 را ببینید ). عمده فعالیت‌های اقتصادی در سواحل شرقی پایین، تولید طیور و غلات – ذرت، سویا و جو، از جمله سایر فعالیت‌های مهم اقتصادی مانند ماهیگیری و گردشگری است.

3. داده ها و روش ها

برای ثبت تغییرات کاربری/پوشش تاریخی زمین، داده‌های ماهواره‌ای سنجش از راه دور از مرکز علوم رصد منابع زمین (USGS-EROS) سازمان زمین‌شناسی ایالات متحده تهیه شد. برای این منظور، داده های ماهواره ای Landsat-TM مریلند (مسیر 14، ردیف های 33 و 34) برای سال های 1986 (6 مه)، 1996 (1 می) و 2006 (27 آوریل) در قالب GeoTiff به دست آمد. این تصاویر دارای تغییرات زمانی 10 روزه (1986-2006) به دلیل پوشش ابر بودند و به طور سیستماتیک تصحیح شدند. داده ها از کیفیت اکتساب بسیار بالایی برخوردار بودند و ارجاع جغرافیایی و جوی اصلاح شده بودند. نوارهای بازتابنده 1 – 5 و

شکل 1 . ساحل شرقی پایین سایت های مطالعه مریلند.

اندازه 7 پیکسل 30 متر بود، در حالی که باند حرارتی 6 60 متر بود. همه نقشه ها با استفاده از NAD83 UTM Zone 18 پیش بینی شدند.

داده‌های تاریخی (1986-2006) کیفیت آب حوضه‌های آبخیز ساحل شرقی پایین‌تر که توسط دپارتمان منابع طبیعی مریلند (MD-DNR) نظارت می‌شود، از آژانس حفاظت از محیط‌زیست ایالات متحده برنامه خلیج چساپیک [ 24 ] به دست آمد.]. دامنه به ارزیابی پارامترهای فیزیکی و شیمیایی کیفیت آب مانند فسفر کل (TP)، نیتروژن کل (TN)، کل جامدات معلق (TSS)، کلروفیل-a (CHLA)، عمق دیسک Secchi (SECCI)، اکسیژن محلول محدود شد. (DO)، pH (PH)، رسانایی ویژه (SPCOND)، شوری (SAL) و دمای آب (WTEMP). داده های کیفیت آب با استفاده از میانگین برای هر ماه پیش پردازش شد. ماه های نماینده برای هر فصل برای جلوگیری از سوگیری از داده های از دست رفته گرفته شد. در این راستا، ماه ژانویه به‌عنوان زمستان، آوریل به‌عنوان بهار و جولای و نوامبر به‌ترتیب نماد تابستان و پاییز در نظر گرفته شد. فقط سایت‌هایی با داده‌های پایش مداوم کیفیت آب برای سال‌های 1986-2006 در تحلیل‌ها گنجانده شدند. به منظور اعتبارسنجی داده های کیفیت آب، نمونه‌های آب به طور تصادفی از سایت‌های نمونه‌برداری با هدایت GPS در جولای 2006 جمع‌آوری شد و هم در محل و هم در آزمایشگاه با استفاده از روش‌های استاندارد مشابه برای داده‌های تاریخی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. از آنجایی که تفاوت معنی داری وجود نداشت، از تحلیل نهایی حذف شدند. به طور مشابه، داده های تاریخی کیفیت آب برای خلیج های ساحلی نسبتاً پراکنده بودند و بنابراین از تجزیه و تحلیل نهایی حذف شدند.

طبقه بندی LULC برای منطقه مورد مطالعه در Environment for Visualizing Images (ENVI 4.5) به دست آمده از ITT Visual Information Solutions [ 25 ] انجام شد. باندهای 7، 4 و 2 برای طبقه بندی نظارت شده با استفاده از روش فاصله ای ماهالانوبیس پس از چندین آزمایش انتخاب شدند. گروه مرجع یا مناطق مورد علاقه با عکس‌های هوایی، Google Earth و حقیقت زمینی و دانش شخصی منطقه مورد مطالعه هدایت می‌شد. سیستم طبقه بندی LULC اندرسون و همکاران، [ 26] برای طبقه بندی استفاده شد. این پوشش کاربری زمین را به 9 دسته عمده طبقه بندی می کند: زمین شهری یا ساخته شده، زمین زراعی/کشاورزی، مرتع، زمین جنگلی، آب، تالاب، زمین بایر، توندرا، برف چند ساله یا یخ در سطح 1. با این حال، مرتع، انواع پوشش زمین تندرا و برف چند ساله در محل مطالعه وجود ندارد و از طرح طبقه بندی حذف شده است. تصاویر طبقه بندی شده به یک محیط GIS ArcGIS 9.2 [ 27 ] صادر شدند.] جایی که تحلیل فضایی تکمیل شد. تصاویر لندست 1986 برای ردیف های 33 و 34 ادغام شدند و هر زیرحوضه پوشانده و استخراج شد. مناطق مختلف کاربری اراضی در هر حوضه با ضرب تعداد پیکسل‌ها برای هر کاربری در وضوح فضایی (30 متر × 30 متر) تصاویر Landsat که داده‌های LULC از آن مشتق شده بودند، کمی سازی شدند. تغییرات کاربری زمین در فواصل 10 ساله (1986-1996 و 1996-2006)، و فاصله 20 ساله (1986-2006) با همپوشانی نقشه های LULC مربوطه برای هر بازه به دست آمد. نقشه تغییرات کلی با همپوشانی نقشه LULC پایان دوره مطالعه (2006) بر روی نقشه اولیه سال 1986 تهیه شد.

آزمون تحلیل واریانس ناپارامتری یک طرفه Kruskal-Wallis و زوج تعقیبی برای ارزیابی میزان تغییر کاربری/پوشش زمین بین هر بازه زمانی برای همان منطقه مورد استفاده قرار گرفت.

4. نتایج و بحث

4.1. کاربری اراضی- دینامیک پوشش زمین

شکل 2 روند کلی در گستره کاربری/پوشش عمده زمین در دو دهه را نشان می دهد. در حالی که با توجه به وسعت اراضی شهری، اراضی جنگلی و پوشش آب های سطحی، اراضی بایر، تالاب ها و زمین های زراعی فوت شده طی دوره 20 ساله روند افزایشی وجود داشت.

کاربری/پوشش زمین مورد مطالعه در سالهای 1986، 2006 و تغییرات کل در طول دوره به ترتیب در شکل 3(a)-(c) نشان داده شده است. دومی از تکنیک های جبر نقشه در Arc-GIS مشتق شده است. در این مدت، اراضی جنگلی و مساحت تحت پوشش آب به ترتیب 8.5 درصد و 10 درصد افزایش یافته در حالی که زمین های شهری 121.8 درصد افزایش یافته است. با این حال، از دست دادن خالص اراضی کشاورزی (19.6 درصد)، تالاب ها (21.3 درصد) و اراضی بایر (51.3 درصد) در مدت مشابه رخ داده است.

همه حوضه های فرعی در منطقه مورد مطالعه افزایش کاربری زمین شهری را بین سال های 1986 و 2006 تجربه کردند ( جدول 1 ) به جز خلیج های ساحلی باریکی که در مرز اقیانوس اطلس قرار دارند و اساساً از آب (99.6٪) و سواحل (0.2٪) تشکیل شده است. بیشترین سود خالص در زمین شهری در حوضه فرعی Wicomico پایین رخ داد. زمین شهری 18.26 کیلومتر مربع در حوضه فرعی رودخانه Wicomico پایین در طول دوره مورد مطالعه (11.37٪) افزایش یافت.

شکل 2 . روند تغییر کاربری اراضی- پوشش زمین از سال 1986 تا 2006.

جدول 1 . تغییرات اراضی شهری در زیرحوضه های زیرحوضه ساحل شرقی (1986-2006).

با استفاده از آزمون Kruskal-Wallis و مقایسات زوجی تعقیبی، حوضه های فرعی شرق شرقی به طور قابل توجهی افزایش یافت (0.05 > P، 9.87 = H، n = 23) بین سال های 1986 و 2006 پس از مجموع 227.29 کیلومتر مربع از زمین شهری . سایر کاربری ها به اراضی شهری تبدیل شدند. با این حال، تغییرات بین بازه های زمانی 1986-1996 و 1996-2006 معنی دار نبود.

بیشترین سود در زمین شهری (56 درصد یا 127.20 کیلومتر مربع ) در زمین های کشاورزی با بیشترین تغییر رخ داده است.

(الف) (ب) (ج)

شکل 3 . (الف) کاربری زمین/پوشش زیرحوضه های ساحل شرقی مریلند 1986؛ (ب) کاربری اراضی/پوشش زیرحوضه های ساحلی شرقی مریلند 2006; (ج) تغییر کاربری اراضی در حوضه های فرعی ساحل شرقی مریلند (1986-2006).

در حوضه فرعی رودخانه ویکومیکو پایین (18.3 کیلومتر مربع ) ، رودخانه نانتیکوک (13.1 کیلومتر مربع ) ، رودخانه پوکوموک بالا (11 کیلومتر مربع ) ، نهر مارشی هوپ (10.2 کیلومتر مربع ) و رودخانه پوکوموک پایین (10.5 کیلومتر مربع ) رخ می دهد. این روند با توجه به این واقعیت که توسعه‌های مسکونی و رشد تجاری منجر به افزایش جمعیت جهان نه تنها در مراکز شهری بلکه در شهرهای کوچک و زمین‌هایی که قبلاً برای اهداف کشاورزی استفاده می‌شده‌اند نیز اتفاق می‌افتد، غیرمنتظره نیست [ 28 ]. حدود 33 درصد (75.17 کیلومتر مربع ) از رشد زمین شهری در زمین های جنگلی رخ داده است و مهم ترین ضرر برای شهرنشینی نیز در Wicomico پایین (8.1 کیلومتر مربع) رخ داده است .حوضه های فرعی نهر مارشی هوپ (8.1 کیلومتر مربع)، رودخانه نانتیکوک ( 8.0 کیلومتر مربع ) و رودخانه پوکوموک پایین (7.1 کیلومتر مربع ) . این روند مشابه آنچه در سال 2004 گزارش شده است [ 5 ] است که در آن افزایش 61 درصدی در زمین های توسعه یافته در حوضه خلیج چساپیک از سال 1990 تا 2000 مشاهده شد و بیشتر به توسعه شهری جدید (64 درصد) در زمین های کشاورزی و علفزارها نسبت داده شد. در حالی که 33 درصد در اراضی جنگلی رخ داده است. داده‌های اداره ملی اقیانوسی و جوی (NOAA) نیز روند مشابهی را برای سواحل شرقی پایین بین سال‌های 1996 و 2005 نشان می‌دهد. مجموع از دست دادن تقریباً 12.65 کیلومتر مربع از تالاب‌ها به دلیل شهرنشینی رخ داده است، در حالی که 8.19 کیلومتر مربع رخ داده است .اراضی بایر در طی دوره 20 ساله مطالعه به اراضی شهری تبدیل شدند.

جمعیت کل شهرستان‌های شرق شرق شرق (دورچستر، سامرست و شهرستان‌های ویکومیکو و ورسستر) تقریباً 155708 در سال 1986، 176905 در سال 1996 و 198155 در سال 2006 بود. با نرخ رشد سالانه متوسط ​​0.98 درصد جمعیت، 0.98% پیش‌بینی شده بود. 249700 نفر و دو برابر جمعیت در سال 1970 خواهد بود [ 29]. بنابراین، دستاوردهای زمین شهری را می‌توان به تغییرات جمعیتی شهرهای اصلی در زیرحوضه‌های آبخیز نسبت داد. به عنوان مثال، سالزبری، در حوضه آبخیز رودخانه Wicomico تحتانی، به دلیل افزایش جمعیت از حدود 16850 نفر در سال 1986 به 27172 نفر در سال 2006 رشد سریعی را در توسعه مسکن تجربه کرده است – افزایش 61٪ (وزارت برنامه ریزی مریلند، 2006). چنین رشدی در اراضی شهری باعث ایجاد سطوح غیرقابل نفوذ و در نتیجه کاهش نفوذ و افزایش بارگذاری مواد مغذی، رسوبات و سایر آلاینده ها در اکوسیستم های آبی می شود که کیفیت آب های سطحی را کاهش می دهد [30-32]. شهرنشینی در نهر مارشی هوپ (12.22 کیلومتر مربع) را می توان به رشد جمعیت در فدرالزبورگ و هورلاک نسبت داد در حالی که رشد جمعیت در شهرهایی مانند هبرون، وین، ماردلا اسپرینگز و شارپ تاون مسئول افزایش 15.42 کیلومتر مربعی در کاربری زمین شهری مشاهده شده در حوضه فرعی رودخانه نانتیکوک است. رشد جمعیت در شهر پوکوموک و تپه برفی عمدتاً عامل افزایش 11.67 کیلومتر مربعی استفاده از زمین شهری در حوضه فرعی رودخانه پوکوموک پایین است. افزایش ترکیبی از زمین شهری به مساحت 7.23 کیلومتر مربع در جزیره وایت و خلیج آساوومن به دلیل رشد جمعیت در اوشن سیتی – یک شهر توریستی محبوب در ساحل شرقی مریلند است.

به طور کلی بین سال‌های 1986 و 2006 ، حدود 256.16 کیلومتر مربع ( 19.6٪) از زمین‌های زراعی در زیرحوضه‌های زیرحوضه ساحل شرقی کمتر از دست رفته است. بیشترین تلفات خالص زمین های کشاورزی در حوضه فرعی رودخانه Wicomico پایین رخ داده است ( جدول 2 ). در این زیرحوضه، اراضی کشاورزی از 108.62 به 74.92 کیلومتر مربع از سال 1365 تا 1385 کاهش یافته است. با این حال، تفاوت معنی‌داری در استفاده از زمین کشاورزی بین سال‌های 1986 و 1996، 1996 و 2006 یا 1986 و 2006 وجود نداشت (0.70>p، H = 0.83، n = 23). این یافته با سرشماری کشاورزی که هر پنج سال یک بار توسط وزارت کشاورزی ایالات متحده انجام می‌شد که نشان دهنده کاهش استفاده از زمین برای تولید محصولات زراعی بود، تأیید شد [ 33 ]]. زمین های کشاورزی در مریلند به طور مداوم در طول سال ها از 686964 هکتار در سال 1987 به 553324 هکتار در سال 2007 کاهش یافت که نشان دهنده 19.5 درصد از دست دادن است. با این حال، صنعت طیور در مریلند در حال افزایش است. جوجه های گوشتی و سایر جوجه های گوشتی فروخته شده از 257,070,110 در سال 1987 به 296,373,113 در سال 2007 افزایش یافته است (افزایش 13.3 درصدی بین سال های 1987 و 2007).

بیشترین تلفات زمین های کشاورزی در حوضه فرعی رودخانه Wicomico تحتانی و به دنبال آن زیرحوضه های رودخانه Nanticoke و Upper Pocomoke River رخ داده است. زمین های کشاورزی 127.20 کیلومتر مربع را به دلیل گسترش شهری از دست دادند . توده زمین بزرگ (457.31 کیلومتر مربع ) از زمین های کشاورزی در طول دوره مورد مطالعه به زمین های جنگلی تبدیل شد. رودخانه نانتیکوک (58.4 کیلومتر مربع ) ، رودخانه پوکوموک بالا (49.9 کیلومتر مربع ) ، نهر مارشی هوپ (42.5 کیلومتر مربع ) ، رودخانه ویکومیکو پایین (39.2 کیلومتر مربع ) ، رودخانه پوکوموک پایین (41.1 کیلومتر مربع ) و رودخانه ترانسکویکینگ (26 کیلومتر مربع) .) زیرحوضه های آبخیز تغییرات زیادی را از زمین های کشاورزی به زمین های جنگلی تجربه کردند. زمین‌های جنگلی نیز بین سال‌های 1986 و 2006 به دلیل کشاورزی (61/301 کیلومتر مربع ) در سواحل شرقی پایین‌تر از بین رفت و بیشتر این تغییرات در نهر مارشی‌هوپ (5/40 کیلومتر مربع ) ، رودخانه نانتیکوک (8/40 کیلومتر مربع ) ، رودخانه پوکوموک بالا (33) رخ داد. 2 ) در زیرحوضه رودخانه پوکوموک پایین (18.3 کیلومتر مربع ) و رودخانه ترانسکوینگ (27.6 کیلومتر مربع ) ، تغییر زمین کشاورزی به تالاب 54.83 کیلومتر مربع بود در حالی که تقریباً 21.59 کیلومتر مربع از زمین کشاورزی در سال 1986 بایر شد. حوضه های فرعی رودخانه نانتیکوک 7.5 کیلومتر مربع از دست داده اندو 4.6 کیلومتر مربع از اراضی کشاورزی به اراضی بایر. حدود 636.89 کیلومتر مربع ( حدود 47 درصد از زمین های کشاورزی) در طول مدت مشابه به ویژه در رودخانه پوکوموک بالا (109.3 کیلومتر مربع) و زیر رودخانه نانتیکوک بدون تغییر باقی مانده است .

جدول 2 . تغییرات در اراضی کشاورزی در زیرحوضه های زیرحوضه ساحل شرقی (1986-2006).

حوزه آبخیز (75.2 کیلومتر مربع ) . در حالی که در مجموع 250.16 کیلومتر مربع زمین کشاورزی در طول دوره مورد مطالعه از بین رفت، به طور متوسط ​​11.14 ± 1.50 کیلومتر مربع در هر زیرحوضه از بین رفت.

مناطق بسیار قابل توجهی از زمین های جنگلی (1447.29 کیلومتر مربع یا 71 درصد) بین سال های 1986 و 2006 برای رودخانه پوکوموک پایین، رودخانه پوکوموک بالا، رودخانه نانتیکوک، خلیج ماهیگیری و نهر مارشی هوپ بدون تغییر باقی ماندند. با این حال، در حالی که زمین جنگلی در سال 1986 2022.6 کیلومتر مربع را اشغال کرده بود ، تنها 2193.9 کیلومتر مربع در سال 2006 باقی مانده است ( شکل 4 )، با یک شبکه

شکل 4 . تغییر زمین جنگلی در ساحل شرقی مریلند (1986-2006).

افزایش 171.27 کیلومتر مربع ( 8.5٪) در طول دوره 20 ساله. سرشماری اخیر کشاورزی ایالات متحده [ 32 ] افزایش در جنگل ها و مراتع در مریلند را به طور کلی گزارش کرد. با این حال، این تغییر بین بازه‌های زمانی مورد بررسی معنی‌دار نبود (p <0.90، H = 0.28، n = 23). اگرچه زمین‌های جنگلی در اکثر زیرحوضه‌های آبخیز افزایش یافته است، Marshyhope Creek در واقع ضرر خالص 8 را تجربه کرده است. این نتیجه توسط داده‌های پوشش کاربری اراضی NOAA تأیید می‌شود که همچنین افزایش اراضی جنگلی برای ساحل شرقی پایین را بین سال‌های 1996 و 2005 نشان می‌دهد [ 7 ].]. افزایش زمین‌های جنگلی در ساحل شرقی پایین را می‌توان به رشد مجدد جنگل‌های طبیعی و قانون حفاظت از جنگل مریلند که در سال 1991 تصویب شد نسبت داد. این قانون تصریح می‌کند که «تصویب طرح حفاظت از جنگل مورد نیاز (توسعه بیش از یک هکتار) ممکن است نیاز به مدت طولانی داشته باشد. حفاظت مدت از مناطق دارای اولویت شامل یا کاشت/کاشت مجدد (جنگل کاری یا احیای جنگل) یک منطقه حساس خارج از سایت” [ 34 ]. بیشترین سود خالص در زمین های جنگلی (21.07 کیلومتر مربع ) در طول دوره مورد مطالعه در حوضه فرعی Wicomico پایین بود. عواید زمین جنگلی از سایر کاربری ها به ترتیب زیر کاهش یافت: زمین کشاورزی به جنگل (457.31 کیلومتر مربع ) ، تالاب به جنگل (204.45 کیلومتر مربع ) ، شهر به جنگل (38.48 کیلومتر مربع) .آب به جنگل (27.53 کیلومتر مربع ) و زمین بایر به جنگل (19.38 کیلومتر مربع ) .

بین سال‌های 1986 و 2006، حدود 135.89 کیلومتر مربع (10 درصد) از مناطق تحت پوشش آب در حوزه‌های آبخیز فرعی ساحل شرقی پایین‌تر، سود خالص وجود داشت ( شکل 5 ). در طول دوره مورد مطالعه، با این حال، 154.61 کیلومتر مربع از تالاب دچار آبگرفتگی شد. بیشتر این طغیان در خلیج ماهیگیری (55.77 کیلومتر مربع ) واقع در لبه خلیج چساپیک در شهرستان دورچستر رخ داده است. برعکس، تنها 31.44 کیلومتر مربع از مناطق تحت پوشش آب در سال 1986 در سال 2006 به تالاب تبدیل شد و خلیج ماهیگیری نیز بیشترین تغییر را با 6.4 کیلومتر مربع تجربه کرد . برخی از اراضی جنگلی (32.2 کیلومتر مربع ) نیز در طول دوره مورد مطالعه توسط آب غرق شدند، در حالی که 9.6 کیلومتر مربعزمین های کشاورزی نیز غرق آب شدند. حدود 6.6 کیلومتر مربع از زمین های شهری به طور مشابه توسط آب غرق شد در حالی که کل تغییر از زمین بایر به آب در ساحل شرقی پایین 1.63 کیلومتر مربع در طول دوره مورد مطالعه بود. افزایش پوشش آب در سواحل شرقی مریلند تا حدی به دلیل افزایش سطح آب‌های دریایی است – شاید یک اثر گرمایش جهانی در انشعاب‌های مصب خلیج چساپیک که به اقیانوس اطلس می‌ریزد. این افزایش با کاهش وسعت تالاب ها و شوره زارها (22 درصد) از طریق غرقاب شدن، و زمین های بایر (که 2 درصد کاهش یافته است) در طول دوره مورد مطالعه نشان می دهد. هیلبرت [ 35] از سال 1974 تا 2001 روند مشابهی را در منطقه ذخیره‌گاه تحقیقاتی دهانه خلیج بزرگ می‌سی‌سی‌پی در سواحل شمالی خلیج مکزیک گزارش کرد.

از بین 23 حوضه فرعی در منطقه مورد مطالعه، 17 تالاب از بین رفت ( جدول 3 ). به طور کلی، 23 درصد از دست دادن خالص (150.02 کیلومتر مربع ) از تالاب از سال 1986-2006 در منطقه مورد مطالعه وجود دارد. اما این ضررها برای دوره های بین 1986-1996، 1996-2006 یا 1986-2006 معنی دار نبودند (0.50>p، H = 1.80، n = 23). نتایج مشابهی در داده‌های کاربری زمین-پوشش زمین NOAA مشاهده شد

شکل 5 . پوشش خالص آب سطحی در زیرحوضه های ساحلی شرقی مریلند (1986-2006).

که همچنین بین سالهای 1996 و 2005 تالابها را برای ساحل شرقی پایین نشان داد [ 7 ]. عملکردهای اکولوژیکی حیاتی تالاب ها – مانند بهبود/حفظ کیفیت آب، زیستگاه های ماهی و حیات وحش، کاهش خسارات ناشی از سیل، حفاظت از فرسایش خط ساحلی و غیره، کاهش آن ها را به نگرانی اکولوژیکی بزرگ تبدیل می کند. تخمین زده شد که باتلاق سخت چوب Congaree Bottomland در کارولینای جنوبی آلاینده هایی را حذف می کند که معادل آلاینده هایی است که سالانه توسط یک کارخانه تصفیه آب 5 میلیون دلاری حذف می شود [ 18 ]. وسعت رو به کاهش تالاب ها در ساحل شرقی پایین پتانسیل را دارد که چندین خدمات اکولوژیکی را به خطر بیندازد.

همچنین نتایج ما حاکی از آن است که در طول دوره مورد مطالعه، 154.61 کیلومتر مربع تالاب تحت پوشش آب قرار گرفت. بیشتر این طغیان تالاب توسط آب (55.77 کیلومتر مربع که 41٪ است) در خلیج ماهیگیری رخ داده است که در آن بیشترین تلفات خالص 53.16 کیلومتر مربع ( 35٪) از تالاب ها رخ داده است. Nutria (Myocastor coypus) یک نیروی اصلی در تسریع از دست دادن تالاب در حوضه آب سیاه – جایی که خلیج ماهیگیری در آن قرار دارد – و همچنین دیگر حوزه های آبخیز در مریلند بوده است. Nutria از پوشش گیاهی مرداب تغذیه می کند، گل و لای را در معرض دید قرار می دهد و در نتیجه باتلاق ها را مستعد فرسایش می کند. در نتیجه، سطح مرداب فرو می‌رود و پوشش گیاهی در اثر سیل از بین می‌رود. منطقه وسیعی از زمین های مردابی در پناهگاه حیات وحش ملی بلک واتر (BNWR) در همان حوضه آبخیز گزارش شده است که توسط Nutria از دست رفته است [ 36]. اگرچه، این جونده مخرب از BNWR [ 37 ] ریشه کن شده است، 53 درصد از باتلاق های باقی مانده در BNWR ناسالم در نظر گرفته شده و احتمالاً در آینده از بین خواهند رفت [ 35 ]. بنابراین بدیهی است که فعالیت این گونه‌های جوندگان غیربومی در تالاب‌ها ممکن است تا حدی به کاهش تالاب‌ها و افزایش وسعت پوشش آب در ساحل شرقی تحتانی مریلند کمک کرده باشد. متقابلاً، تنها 31.44 کیلومتر مربع از مناطق تحت پوشش آب در سال 1986 در سال 2006 به تالاب تبدیل شد و خلیج ماهیگیری نیز بیشترین تغییر را تجربه کرد (6.4 کیلومتر مربع ) . این نشان می دهد که نوسانات بین مناطق تحت پوشش آب و تالاب در خلیج ماهیگیری وجود دارد اما تالاب های بیشتری در معرض سیل قرار می گیرند. از 704.25 کیلومتر 2از تالاب ها در سال 1986، تنها 299.56 کیلومتر مربع از تالاب ها (که حدود 43 درصد را نشان می دهد) بین سال های 1986 و 2006 بدون تغییر باقی مانده است، به ویژه در خلیج ماهیگیری (79.3 کیلومتر مربع ) ، رودخانه نانتیکوک (35.4 کیلومتر مربع ) ، رودخانه هونگا (29 کیلومتر مربع ) و زیرحوضه رودخانه مانوکین (25.9 کیلومتر مربع ) . تقریباً 204.45 کیلومتر مربع از تالاب ها بین سال های 1986 و 2006 جنگلی شد. بیشتر این تغییرات در رودخانه پوکوموک پایین (25 کیلومتر مربع ) ، حوضه های آبخیز رودخانه مانوکین (23.7 کیلومتر مربع ) و همچنین خلیج ماهیگیری (21.6 کیلومتر مربع ) رخ داده است. در مجموع 34.09 کیلومتر مربعاز تالاب‌ها بین سال‌های 1986 تا 2006 به دلیل استفاده از زمین‌های کشاورزی در منطقه مورد مطالعه از بین رفت. مناطق کوچکی از تالاب‌ها نیز به زمین‌های کشاورزی در رودخانه پوکوموک پایین (5.4 کیلومتر مربع ) ، رودخانه مانوکین (3.4 کیلومتر مربع ) و خلیج ماهیگیری (3.0 کیلومتر) به زمین کشاورزی تبدیل شدند. 2 ). حدود 12.65 کیلومتر مربع از تالاب ها در سال 2006 شهری شد.

کاهش در اراضی بایر (51.3٪) در تمام حوضه های فرعی ( جدول 4 ) به جز Marshyhope Creek (با سود خالص 2.22 کیلومتر مربع ) ، و خلیج Sinepuxent (1.05 کیلومتر مربع ) وجود داشت در حالی که خلیج Assawoman هیچ سود خالصی را تجربه نکرد . .

جدول 3 . تغییرات تالاب ها در زیرحوضه های زیرحوضه ساحل شرقی (1986-2006).

زمین های بایر، که عمدتاً سواحل خلیج Assawoman و خلیج Isle of Wight هستند که در آن Ocean City (یک شهر توریستی محبوب) واقع شده است، افزایش مناطق تحت پوشش آب را به میزان 2.07 کیلومتر مربع در خلیج Assawoman و 2.56 کیلومتر مربع در خلیج جزیره وایت تجربه کرده است. این ممکن است به دلیل افزایش سطح دریا باشد – روندی که توسط هیلبرت [ 34 ] نیز در منطقه ذخیره‌گاه تحقیقاتی خلیج بزرگ می‌سی‌سی‌پی در ساحل شمالی خلیج مکزیک از 1974-2001 گزارش شده است. حوضه های فرعی ساحل شرقی پایین افت خالص قابل توجهی در حدود 41.55 ثبت کردند

جدول 4 . تغییرات در اراضی بایر در زیرحوضه های زیرحوضه ساحل شرقی (1986-2006).

کیلومتر 2 از زمین های بایر بین سال های 1986 و 2006 (p <0.05، H = 13.28، n = 23). زمین بایر به طور قابل توجهی (P <0.05) از 80.22 کیلومتر مربع در سال 1986 به 17.22 کیلومتر مربع در سال 1996 کاهش یافت. با این حال، تغییرات بین سال های 1996 و 2006 قابل توجه نبود.

حدود 43.20 کیلومتر مربع از زمین بایر به زمین کشاورزی تبدیل شد و 8.19 کیلومتر مربع از زمین بایر شهرنشین شد. از سال 2006، تقریباً 19.38 کیلومتر مربع از زمین‌های بایر در طول دوره 20 ساله جنگلی شد، که بیشترین تغییرات در رودخانه Wicomico پایین (2.7 کیلومتر مربع ) ، نهر Marshyhope (2.4 کیلومتر مربع ) و رودخانه Nanticoke (2.0 کیلومتر مربع) رخ داده است. ) زیرحوضه های آبخیز. تنها 6.68 کیلومتر مربع از زمین های بایر بدون تغییر به خصوص در نهر Marshyhope (1.6 کیلومتر مربع) باقی مانده است .

4.2. کاربری زمین و کیفیت آب و بارگیری مواد مغذی

تجزیه و تحلیل رگرسیون گام به گام متغیرهای کاربری زمین و کیفیت آب/مواد مغذی و ماتریس همبستگی حاصل در جدول 5 نشان داده شده است . همبستگی مثبت و معناداری بین پوشش جنگلی و کاربری اراضی کشاورزی مشاهده شد ( 95/0=r2) . کاربری زمین شهری و پوشش زمین جنگلی (r 2 = 0.72)؛ مجموع سطوح N و کل P (r 2= 0.68). با این حال، همبستگی منفی معنی داری بین عمق Secchi (SECCHI) و کل P مشاهده شد. و همچنین دومی و کل جامدات معلق (TSS). بین سایر ترکیبات متغیرهای ارزیابی شده همبستگی معنی داری مشاهده نشد. کاربری زمین-پوشش زمین، بار فاضلاب تصفیه خانه های فاضلاب، کیفیت آب و داده های اقلیمی ترکیب شده و برای توسعه مدل های رگرسیون استفاده شد. با این حال، هیچ یک برای Total N-بدیهی است که به دلیل ماهیت فراگیر N در محیط، امکان پذیر نبود.

ما کاهش قابل توجهی (05/0p<) در غلظت کل فسفر (TP) برای سیستم های آبی در طول دوره مورد بررسی مشاهده کردیم ( شکل 6).) از 0.093 میلی گرم در لیتر در سال 1986 تا 0.044 میلی گرم در لیتر در سال 2006 متغیر بود. با این حال، تغییرات مکانی مشاهده شد، به عنوان مثال، رودخانه پوکوموک پایین و رودخانه نانتیکوک بالاترین میانگین TP 0.0 ± 0.121 ± 0.100 میلی گرم در لیتر و 50.0 ± 0.100 میلی گرم در لیتر را ثبت کردند. /l به ترتیب. این آب‌های سطحی در داخل حوزه‌های آبخیز هستند که به ترتیب از 24.5% و 27% از اراضی کشاورزی تشکیل شده‌اند. در نتیجه مزارع زراعی ممکن است به میزان قابل توجهی در بارگیری فسفر سیستم‌های آبی کمک کرده باشند – به ویژه در مواردی که از روش‌های کشت مرسوم شامل کودهای معدنی یا کود مرغی استفاده می‌شود، همراه با تخلیه فاضلاب به رودخانه Nanticoke و کارخانه تصفیه Pocomoke Water River و Lower Pocomoke River از شارپ. . پایین تر

شکل 6 . میانگین کل فسفر آبهای سطحی ساحل شرقی مریلند (1986-2006).

جدول 5 . همبستگی پیرسون داده های تبدیل شده با ورود به سیستم.

سطوح TP در سایت های Tangier Sound و Monie Bay نیز با مناطق کوچکی از زمین های کشاورزی مرتبط است.

اراضی شهری به هزینه اراضی کشاورزی و اراضی بایر افزایش یافته که از سال 1365 تا 1385 به ترتیب 7/9 درصد و 2/10 درصد کاهش یافته است. افزایش زمین های شهری وسعت سطوح غیرقابل نفوذ ساختمان ها، جاده ها و رواناب را افزایش می دهد که به عنوان تسریع کننده مواد مغذی، رسوبات و بارهای شیمیایی در سیستم های آبی شناخته شده است [30،31]. با این حال، تجزیه و تحلیل داده های پایش کیفیت آب از چندین ایستگاه در شبکه های جریان به اندازه کافی از این روند پشتیبانی نمی کند زیرا کل فسفر به طور کلی در طول مدت مشابه کاهش یافته است.

از سوی دیگر، کاهش اراضی کشاورزی و ورودی فسفر از طریق منابع نقطه‌ای (تصفیه‌خانه‌های زباله) در همان دوره ممکن است بر روندهای کلی مشاهده‌شده تأثیر بگذارد – شاید در نتیجه انطباق بهتر با قوانین سیستم ملی حذف آلاینده (NPDES) (برای منبع نقطه ای) در دو دهه گذشته؛ یا استفاده موثرتر از کودها و تقویت کننده های خاک (از منبع غیر نقطه ای).

سطوح نیتروژن کل (TN) در یک محدوده باریک در طول دوره مطالعه 20 ساله، (1.00 – 1.71 میلی گرم در لیتر) متفاوت بود. به طور کلی، هیچ روند قابل تشخیصی برای سطوح نیتروژن در آب های سطحی مشاهده نشد که در شکل 7 مشاهده می شود . از سوی دیگر، تخلیه منبع نقطه ای نیتروژن از تصفیه خانه پسماند به طور قابل توجهی در طول دوره افزایش یافت ( شکل 8).). این افزایش به دلیل رشد مداوم جمعیت و در نتیجه زباله های بیشتری است که توسط تصفیه خانه های مختلف در منطقه تولید و پردازش می شود. با این حال، برای مکان‌های نمونه‌گیری خاص، تفاوت‌هایی مشاهده شد. به عنوان مثال، رودخانه Nanticoke و زیرحوضه رودخانه Pocomoke پایین دارای بالاترین TN با میانگین N 1.2 ± 3.218 میلی گرم در لیتر و 1.912 ± 0.7 میلی گرم در لیتر بودند. TN به طور قابل توجهی افزایش یافت (P <0.05) در رودخانه Nanticoke، در حالی که کاهش در رودخانه Pocomoke پایین مشاهده شد. زمین های کشاورزی در رودخانه نانتیکوک 6 درصد و در زیرحوضه رودخانه پوکوموک پایین 2 درصد کاهش یافت، اما افزایش قابل توجهی در زمین های زراعی (به ترتیب 24.5 و 27.0 درصد) در سال 2006 مشاهده شد.

افزایش در دسترس بودن مواد مغذی در سیستم های آب های سطحی به دلیل عوامل انسانی می تواند منجر به اوتروفیکاسیون و افزایش سطح کلروفیل a در آب های ساحلی شود که در نتیجه افزایش زیست توده فیتوپلانکتون ها ایجاد می شود. سطح کلروفیل یک نشانگر پراکسی مفیدی از مقدار مواد مغذی موجود در زیست توده فیتوپلانکتون را فراهم می کند.

اکسیژن محلول (DO) بر زندگی آبزیان تأثیر می گذارد [ 22 ]. در این مطالعه، سطوح DO به طور کلی از سال 1986-2006 کاهش معنی داری نشان داد ( شکل 9 ). با این حال، تغییرات سایت مانند حوزه آبخیز رودخانه Wicomico پایین وجود دارد که در آن افزایش جمعیت شهری منجر به افزایش نرخ بارگیری مواد مغذی از سالزبری، فروتلند شد.

شکل 7 . میانگین کل نیتروژن در آبهای سطحی ساحل شرقی مریلند (1986-2012).

شکل 8 . میانگین بارگیری نیتروژن سالانه از تصفیه خانه های فاضلاب.

شکل 9 . سطوح اکسیژن محلول در حوضه های آبخیز ساحل شرقی پایین (1986-2006).

و تصفیه خانه های فاضلاب Delmar که به رودخانه Wicomico تخلیه می شوند و در نتیجه سطوح DO در طول دوره وارد سیستم آب می شوند. از سوی دیگر، رودخانه Annemessex، Fishing bay و Monie DO به دلیل تخلیه فاضلاب کمتر به سیستم های آب سطحی خود، DO نسبتاً بالاتری داشتند. میانگین سالانه TP تخلیه شده به آب های سطحی بالاترین (44379.4 کیلوگرم در سال) در WWTP سالزبری بود. با این حال، کاهشی در میزان TP تخلیه شده به رودخانه ویکومیکو (475 کیلوگرم در سال) از WWTP سالزبری در طول دوره مطالعه وجود داشت. TP از میانگین 19727 کیلوگرم در سال در سال 1986 به 8835 کیلوگرم در سال در سال 1992 کاهش یافت و از سال 1993 تا 2006 ثابت ماند. آن و فدرالزبورگ نرخ بارگذاری TP با این حال افزایش قابل توجهی داشته است (p <0.

5. نتیجه گیری ها

زمین های شهری و به دنبال آن آب های سطحی و زمین های جنگلی در حوزه های آبخیز ساحل شرقی پایین از سال 1986-2006 افزایش یافت. با این حال، تلفات خالص زمین های زراعی/کشاورزی، تالاب ها و زمین های بایر در طول دو دهه این مطالعه وجود داشت. بیشتر زمین های شهری در زمین های زراعی/کشاورزی اتفاق افتاده در حالی که یک سوم در زمین های جنگلی رخ داده است. بیشترین سود در زمین شهری و همچنین از دست دادن محصول/کشاورزی، جنگل و زمین های بایر در زیرحوضه رودخانه Wicomico پایین رخ داده است. مساحت خالص تحت پوشش آب از سال 1986 تا 2006 به میزان 135.9 کیلومتر مربع برای همه زیرحوضه ها و 154.61 کیلومتر مربع افزایش یافته است.تالاب ها غرقاب شده و یا توسط آب پوشیده شده است. بیشتر این پوشش (41٪) در خلیج ماهیگیری، در شهرستان دورچستر رخ داده است، و به افزایش سطح دریا نسبت داده می شود، زیرا این شاخه های خلیج چساپیک به اقیانوس اطلس می ریزند. 17 مورد از 23 حوضه فرعی در کرانه شرقی تحتانی شاهد کاهش تالاب ها از سال 1986 تا 2006 بودند. مساحت خالص تالاب های از دست رفته 150 کیلومتر مربع بود .به ویژه در خلیج ماهیگیری (35%) و پناهگاه حیات وحش ملی بلک واتر (BNWR) واقع در آنجا را تهدید می کند. این نشانه تغییر در اکولوژی ساحلی است که تا حدی به تغییرات آب و هوای جهانی و در نتیجه افزایش سطح دریا و همچنین فرونشست تالاب به دلیل فعالیت های تغذیه مخرب Myocastor coypu (Nutria) – یک گونه جونده غیربومی که از پوشش گیاهی مرداب تغذیه می کند، نسبت می دهد. تالاب‌های رو به زوال پیامدهای زیست‌محیطی جدی با توجه به خدمات اکولوژیکی مختلفی دارد که ارائه می‌کند: به ویژه از بین رفتن زیستگاه برای صدف‌ها و پرندگان آبزی، بافر سیل و فیلتر زباله. همچنین پیش‌بینی می‌شود که تغییر در شوری آب‌های شور پیامدهای عمده‌ای بر موجودات زنده داشته و می‌تواند بر تنوع زیستی تالاب‌ها و آب‌های سطحی به طور یکسان تأثیر بگذارد.37]. با این حال، در این مطالعه، نیتروژن و فسفر هر دو روند مشابهی را با وجود بارگذاری مواد مغذی بسیار زیاد از تصفیه خانه‌های فاضلاب در زیرحوضه‌ها نشان ندادند. در حالی که روند فسفر برای مکان مورد مطالعه در طول دوره کاهش نشان داد، این روند بیشتر به جای کاهش بارگیری فسفر از تصفیه خانه های فاضلاب به کاهش استفاده از محصول / زمین کشاورزی نسبت داده می شود. بدیهی است که افزایش کاربری اراضی شهری و افزایش در نتیجه در سطح غیرقابل نفوذ و رواناب ممکن است به جای P به آلاینده های دیگر کمک کرده باشد. اگرچه به طور کلی روند قابل تشخیصی در TN وجود نداشت، رودخانه Wicomico پایینی که سالانه بار بسیار سنگین N را دریافت می کند. سه تصفیه خانه فاضلاب (Delmar، Fruitland و Salisbury) روند به طور کلی افزایشی را نشان دادند – البته محلی.21 ] که در آن تخلیه پساب از دو تصفیه خانه فاضلاب تأثیر قابل توجهی بر پارامترهای کیفیت آب در خارج از منطقه رقت اولیه نداشت. رودخانه Wicomico پایینی نیز بالاترین بار فسفر را دریافت کرد، اگرچه مانند سایرین روند نزولی داشت. این احتمالاً منعکس کننده انطباق بیشتر با قوانین سیستم ملی حذف تخلیه آلاینده (NPDES) در طول سالیان است. این سایت ظاهراً تحت تأثیر استفاده از زمین شهری و تخلیه تصفیه خانه زباله ناشی از رشد جمعیت انسانی (به ویژه سالزبری) در حوضه است. همچنین کاهش کلی در سطوح اکسیژن محلول در آب های سطحی در طول دوره به دلیل افزایش بار نیتروژن از چندین تصفیه خانه فاضلاب در منطقه با پیامدهایی برای اوتروفیکاسیون وجود داشت.

Isoken T. Aighewi، Osarodion K. Nosakhare (تشخیص تغییر) در کاربری اراضی که می تواند برنامه ریزان شهری و منطقه ای را راهنمایی کند. علاوه بر این، این تکنیک‌ها تأثیر تدریجی تغییرات آب و هوایی را در افزایش سطح دریا نشان داده‌اند. با این حال، پیشنهاد می شود که کاربری تاریخی/پوشش زمین جامع هر دهه به منظور شناسایی تغییرات قابل توجه همانطور که در این مطالعه مشاهده شد، انجام شود. علاوه بر این، کشورهای در حال توسعه تشویق می شوند تا از داده های سنجش از راه دور لندست که برای کل جهان برای تجزیه و تحلیل روندهای گذشته و حال در استفاده از زمین و پوشش برای بهبود برنامه ریزی محیطی و شهری به طور کلی وجود دارد، استفاده کنند.

منابع

  1. جی کی بری، “تحلیل نقشه: درک الگوهای فضایی و روابط”، 2007. https://www.innovativegis.com/basis/MapAnalysis  [زمان(های استناد): 1]
  2. VH Dale, S. Brown, R. Haeuber, NT Hobbs, N. Huntly, RJ Naiman, WE Riebsame, MG Turner and T. Valone, “Ecological Principles and Guidelines for Managing the Use of Land” Ecological Applications, Vol. 10، شماره 3، 2000، صص 639-670.  [زمان(های استناد): 1]
  3. SE Gergel، MG Turner، JR Miller، JM Melack و EH Stanley، «شاخص‌های منظر تأثیرات انسانی بر سیستم‌های رودخانه‌ای»، علوم آبی، جلد. 64، شماره 2، 1381، صص 118-128. doi:10.1007/s00027-002-8060-2  [زمان(های استناد): 1]
  4. MA Palmer، GE Moglen، NE Bockstael، S. Brooks، JE Pizuto، C. Wiegand و K. Van Ness، “پیامدهای اکولوژیکی تغییر کاربری زمین برای آب های جاری، با مطالعه موردی شهرسازی حوزه های آبخیز در مریلند،” جمعیت انسانی و منابع آب شیرین، انتشارات دانشگاه ییل، نیوهیون، 2002، صفحات 85-113.  [زمان(های استناد): 1]
  5. P. Jantz، S. Goetz و CA Jantz، “شهرسازی و از دست دادن اراضی منابع در حوضه آبخیز خلیج چساپیک”، Environmental Management، جلد. 36، شماره 6، 1383، صص 808-825. doi:10.1007/s00267-004-0315-3  [زمان(های استناد): 2]
  6. DM Boward، PF Kazyak، SA Stranko، MK Hurd و TP Prochaska (آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده) “از کوه ها تا دریا: وضعیت جریان های آب شیرین مریلند”، گزارش EPA 903-R-99-023، وزارت امور طبیعی مریلند منابع، آناپولیس، 1999، 64 ص.  [زمان(های استناد): 2]
  7. اداره ملی اقیانوسی و جوی، “مرکز خدمات ساحلی”، تجزیه و تحلیل پوشش زمین: پوشش زمین شمال شرقی، 2007. https://www.csc.noaa.gov/crs/lca/northeast.html  [زمان(های استناد): 3]
  8. MRCC، “کنسرسیوم ویژگی های زمین با وضوح چندگانه”، پایگاه ملی پوشش زمین، 2008. https://www.mrlc.gov/index.php  [زمان(های استناد): 1]
  9. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، دفتر مدیریت فاضلاب، “فهرست ملی کیفیت آب: گزارش به کنگره”، چرخه گزارش، EPA 841-R-08-00، 2004.  [زمان(های استناد): 1]
  10. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، “قانون آب پاک، قوانین اصلی محیط زیست،” 2002. https://www.epa.gov/region5/water/pdf/ecwa.pdf  [زمان(های استناد): 1]
  11. MA Palmer، GE Moglen، NE Bockstael، S. Brooks، JE Pizzuto، C. Wiegand و K. Van Ness، “پیامدهای اکولوژیکی تغییر کاربری زمین برای آب های جاری: مورد حومه مریلند”، بولتن علوم زیست محیطی Yale، جلد . 107، 2002، صص 85-113.
  12. P. Basnyat، LD Teeter، KM Fynn و BG Lockaby، “روابط بین ویژگی های چشم انداز و ورودی های بدون نقطه به مصب ساحلی”، Environmental Management، جلد. 23، شماره 4، 1378، صص 539-549. doi:10.1007/s002679900208
  13. JS Harding، EF Benfield، PV Bolstad، GS Helfman و EBD Jones، «تنوع زیستی جریان: شبح استفاده از زمین گذشته»، مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم ایالات متحده، جلد. 95، شماره 25، 1998، صفحات 14834- 14847. doi:10.1073/pnas.95.25.14843
  14. NE Roth، JD Allan و DE Ericson، “تأثیر منظر بر یکپارچگی زیستی جریان ارزیابی شده در مقیاس های فضایی چندگانه”، اکولوژی چشم انداز، جلد. 11، شماره 3، 1375، صص 141-156. doi: 10.1007/BF02447513
  15. J. Omernik, A. Abernathy and L. Male, “Stream Nutrient Levels and Proximity of Agricultural and Forest Land to Streams: Some Relationships” Journal of Soil and Water Conservation, Vol. 36، شماره 4، 1981، صص 227-231.
  16. ال. آزبورن و ام. وایلی، “روابط تجربی بین الگوهای کاربری زمین/پوشش و کیفیت آب جریان در یک حوضه کشاورزی”، مجله مدیریت زیست محیطی، جلد. 26، 1988، صص 9-27.
  17. J. Karr and I. Schlosser, “Water Resources and the LandWater Interface,” Science, Vol. 201، شماره 4352، 1978، ص 229-234. doi:10.1126/science.201.4352.229   [Citation Time(s):1]
  18. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، “آکادمی آبخیزها: عملکردها و ارزش های تالاب”، 2008. https://www.epa.gov/watertrain/wetlands/index.htm   [Citation Time(s):1]
  19. SR Carpenter، NF Caraco، DL Correll، RW Howarth، AN Sharpley و VH Smith، «آلودگی غیر نقطه‌ای آب‌های سطحی با فسفر و نیتروژن»، Ecological Applications، جلد. 8، شماره 3، 1377، صص 559-568. doi:10.1890/1051-0761(1998)008[0559:NPOSWW]2.0.CO;2   [زمان(های) استناد:2]
  20. NE Detenbeck، CM Elonen، DL Taylor، LE Anderson، TM Jicha و SL Batterman، “Region, Landscape and Scaleeffects on Lake Superior Tritributary Water Quality” Journal of the American Water Resources Association, Vol. 40، شماره 3، 1383، صص 705-720. doi:10.1111/j.1752-1688.2004.tb04454.x   [زمان(های) استناد: 1]
  21. R. Parnell، “اثرات تخلیه فاضلاب بر کیفیت آب و فیتوپلانکتون آبهای ساحلی هاوایی”، Marine Environmental Research، جلد. 55، شماره 4، 1381، صص 293-311. doi:10.1016/S0141-1136(02)00275-1   [زمان(های) استناد:2]
  22. MS Adam، JL Stauber، ME Binet، R. Molloy و D. Gregory، “مسمومیت پساب فاضلاب تصفیه شده ثانویه به زیستگاه های دریایی در تنگه باس، استرالیا: توسعه ارزش های محرک عمل برای یک برنامه نظارت بر سمیت،” بولتن آلودگی دریایی ، جلد. 57، شماره 6-12، 1387، صص 587-598.   [زمان(های استناد): 2]
  23. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، “در حوزه آبخیز خود گشت و گذار کنید”، 2009. https://cfpub.epa.gov/surf/locate/hucperstate_search.cfm?statepostal=MD   [Citation Time(s):1]
  24. آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده، “برنامه خلیج چساپیک”، داده های تاریخی کیفیت آب، آناپولیس، 2007.   [Citation Time(s):1]
  25. ITTVIS، “محیطی برای تجسم تصاویر،” ENVI، 2008.   [Citation Time(s):1]
  26. JR Anderson، EE Hardy، JT Roach و RT Witmer، “یک سیستم طبقه بندی کاربری و پوشش زمین برای استفاده با داده های سنسور از راه دور”، مقاله حرفه ای زمین شناسی 964. بازنگری در سیستم طبقه بندی کاربری زمین همانطور که در سازمان زمین شناسی ایالات متحده ارائه شده است. بخشنامه، 1976، ص. 671.   [زمان(های) استناد: 1]
  27. موسسه تحقیقات سیستم های محیطی، ArcGIS9.2، Redlands، 2007.   [Citation Time(s):1]
  28. TN Carlson و ST Arthur، “تاثیر تغییرات پوشش کاربری زمین به دلیل شهرنشینی بر ریزاقلیم سطحی و هیدرولوژی: چشم انداز ماهواره ای”، تغییرات جهانی و سیاره ای، جلد. 25، شماره 1-2، 1379، صص 49-65. doi:10.1016/S0921-8181(00)00021-7   [زمان(های) نقل قول: 1]
  29. دپارتمان برنامه ریزی مریلند، “کل جمعیت تاریخی و پیش بینی شده برای حوزه های قضایی مریلند”، خدمات داده های برنامه ریزی، 2006. https://www.mdp.state.md.us/msdc/popproj/TOTPOP_PROJ06.pdf   [زمان(های) استناد: 1]
  30. Z. Tang، BA Engel، BC Pijanowski و KJ Lim، “پیش بینی تغییر کاربری اراضی و تاثیرات زیست محیطی آن در مقیاس آبخیز”، مجله مدیریت زیست محیطی، جلد. 76، شماره 1، 1384، صص 35-45. doi:10.1016/j.jenvman.2005.01.006
  31. MA Mallin، SH Ensign، MR McIver، GC Shank و PK Fowler، “عوامل جمعیتی، چشم انداز، و هواشناسی کنترل کننده آلودگی میکروبی آب های ساحلی،” Hydrobiologia، جلد. 460، شماره 1-3، 1380، صص 185-193. doi:10.1023/A:1013169401211
  32. MA Van Buren، WE Watt، J. Marsalek و B. Anderson، “تقویت حرارتی رواناب آب طوفان توسط سطوح سنگفرش شده،” تحقیقات آب، جلد. 34، شماره 4، 2000، صص 1359-1371. doi:10.1016/S0043-1354(99)00244-4   [زمان(های) استناد:1]
  33. وزارت کشاورزی ایالات متحده، 2009. https://www.agcensus.usda.gov./Publications/2007/Full_Report/Volume_1,_Chapter_1_State_Level/Maryland/st24_1_001_001.pdf   [Citation Time(s):1]
  34. دپارتمان منابع طبیعی مریلند، “خدمات جنگلی: جنگلداری شهری و اجتماعی”، قانون حفاظت از جنگل، 1995. https://www.dnr.state.md.us/forests/programapps/newFCA.asp   [زمان(های) نقل قول: 2]
  35. WK Hilbert، “تغییر پوشش زمین در ذخیره‌گاه تحقیقاتی خلیج بزرگ: 1974-2001،” مجله تحقیقات ساحلی، جلد. 22، شماره 6، 2006، صفحات 1552-1557. doi:10.2112/05-0582.1  [زمان(ها):2 استناد]
  36. خدمات ماهی و حیات وحش ایالات متحده، “پناهگاه حیات وحش ملی بلک واتر: پناهگاه نوتریا و بلک واتر”، 2009. https://www.fws.gov/blackwater/nutriafact.html#damage   [Citation Time(s):1]
  37. DI Correli، “فسفر: یک ماده مغذی محدود کننده نرخ در آب های سطحی،” Poultry Science، جلد. 78، شماره 5، 1377، صص 674-682.   [زمان(های استناد): 2]

مقالات داخلی و بین المللی

مطالب مرتبط ...

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید