1. معرفی
اصطلاح کاربری زمین و پوشش زمین (LULC) به رابط بین سیستم های طبیعی و سیستم های انسانی اشاره دارد. پویایی این رابط عامل اصلی تأثیرگذار بر تغییرات محیطی در سطح جهانی و محلی است [ 1 ، 2 ، 3 ]. در دهه های اخیر، سطح زمین به دلیل فعالیت های انسانی و تغییرات آب و هوایی دستخوش تغییرات پیچیده و عمیقی شده است [ 4 ]. اثرات کوتاهمدت رفتار انسان بر محیط طبیعی ناشی از عوامل متقابل متعدد – از جمله متغیرهای جمعیتشناختی، اجتماعی، اقتصادی، سیاسی، تکنولوژیکی و نهادی- کاملاً مشهود است [ 5 ، 6 ، 7 ]]. بر اساس برخی مطالعات، میزان و سرعت تغییرات سطح زمین به دلیل فعالیت های انسانی به سرعت در طول سه قرن گذشته، به ویژه در 30 سال اخیر، افزایش یافته است [ 8 ، 9 ، 10 ]. در سرتاسر جهان، تغییرات LULC با تأثیر بر اقلیم منطقه، کیفیت خاک، تنوع زیستی، هیدرولوژی و چرخه کربن، محیط طبیعی را تحت تأثیر قرار داده است [ 3 ، 11 ، 12 ، 13 ، 14 ].
تقریباً 8 × 10 6 نفر در حوضه رودخانه تاریم، طولانی ترین رودخانه داخلی چین زندگی می کنند [ 15 ]، تراکم جمعیتی حسابی و فیزیولوژیکی این منطقه به ترتیب هشت نفر و 606 نفر در کیلومتر مربع بود [ 16 ]. این رودخانه از میان دو بیابان بزرگ کشور، یعنی صحرای Taklamakan و کولوکه می گذرد، که هر دو معمولاً مناطق خشک در غرب چین هستند [ 17 ، 18 ].]. در طی چند دهه گذشته، حوضه رودخانه تاریم از نظر LULC دستخوش تغییرات قابل توجهی شده است. جنبش کارگری می تواند منعکس کننده روند زمین اصلاح شده باشد. مطالعه قبلی نشان میدهد که حرکت جمعیت غربی چین نسبتاً پایدار است، یعنی میزان خروجیها و ورودیهای جمعیت اساساً معادل است [ 19 ]. مردم ساکن در حوضه رودخانه تاریم نه تنها به توسعه اقتصادی محلی کمک کردند، بلکه باعث تخریب اکولوژیک شدند [ 15 ، 20 ، 21 ]]. انتقال نیروی کار با شروع خدمات قطار گلوله ای در سین کیانگ در سال 2014 به تدریج افزایش خواهد یافت. علاوه بر این، زمین های شور شده، شکل رایج پوشش زمین در بخش های میانی و بالا (از Xiaojiake تا Qiala)، نیز از سال 1989 دستخوش تغییرات دینامیکی سریع شده است. [ 22 ، 23 ]. با این حال، اگرچه روندها و فرآیندهای تغییرات LULC در بخش های مختلف حوضه رودخانه تاریم نسبتاً سازگار است، میزان و سرعت چنین تغییراتی متناقض است [ 22 ، 24 ، 25 ]. به عنوان مثال، LULC در شهرستان خشایار در بخش میانی حوضه رودخانه تاریم بین سالهای 1989 و 1999 به سرعت تغییر کرد [ 21]، در حالی که وسعت تغییر LULC در پایین دست حوضه بین سالهای 1988 و 2000 جزئی بود و تنها در 0.355 درصد از منطقه مورد تجزیه و تحلیل رخ داد [ 15 ]. بنابراین، تحقیق بر روی LULC در مقیاس فضایی کوچک برای توسعه استراتژیهای معقول برای حفاظت از محیط زیست و استفاده از منابع زمین منطقهای حیاتی است.
حوضه رودخانه Kaxgar، واقع در لبه غربی حوضه رودخانه Tarim، سرچشمه رودخانه Tarim قبل از دهه 1950 بود [ 26 ، 27 ]. در کنار بهره برداری و استفاده غیرمسئولانه از منابع آبی توسط انسان، کاهش جریان رودخانه منجر به از بین رفتن اتصال هیدرولیکی بین رودخانه کاکسگر و رودخانه تاریم شد. علاوه بر این، بهره برداری بیش از حد از منابع طبیعی در قسمت بالایی حوضه رودخانه تاریم نه تنها منجر به وخامت محیط زیست محلی، بلکه به ناپدید شدن به اصطلاح “کریدور سبز” در پایین دست شد [ 24 ]. بنابراین، فرآیندها، روندها و علل تغییرات LULC باید برای تدوین برنامههای اقتصادی و اکولوژیکی پایدار شناسایی شوند.
منطقه دشتی شهرستان آکتائو، واقع در بخش میانی حوضه رودخانه کاکسگر، به دلیل بارش ناکافی، تبخیر زیاد، و روشهای آبیاری کشاورزی آسیبرسان، تحت فرآیندهای شدید شور شدن زمین قرار گرفته است [ 28 ، 29 ]. در نتیجه، اکنون زمین های شور شده تقریباً 35.6 درصد از کل زمین های زیر کشت در شهرستان را پوشش می دهد [ 30 ]]، بنابراین حفاظت از زمین های زیر کشت برای حداقل استاندارد زندگی مردم محلی ضروری است. ما متوجه شدیم که گسترش زمین های ساخته شده به زمین های کشاورزی با نمای کلی Google Earth فعلی بسیار آشکار است. این مقاله منطقه را به عنوان یک منطقه معمولی در نظر گرفت و تحقیقاتی را در مورد نرخ ها و الگوهای تغییر LULC انجام داد. اهداف مطالعه به شرح زیر بود: (1) برای نظارت و تجزیه و تحلیل نرخ و میزان تغییر LULC در منطقه دشت حوضه رودخانه Kaxgar و (2) برای توصیف روندها و درجات تبدیل برای انواع LULC. علاوه بر این، ما تأثیر چندین عامل محرک (از جمله سیاست، عوامل انسانی،
2. مواد و روش ها
2.1. محل
منطقه مورد مطالعه حاضر در بخش شمال شرقی شهرستان آکتائو، منطقه خودمختار اویغور سین کیانگ (XJUAR) واقع شده است. در مقیاس حوضه، در حوضه رودخانه کگزار که یکی از زیرحوضه های حوضه رودخانه تاریم است، قرار دارد. به طور خاص، این منطقه بین 39.30-39.98 درجه عرض شمالی و 75.72 درجه تا 76.15 درجه طول شرقی قرار دارد و تقریباً 74754.8 هکتار را پوشش می دهد ( شکل 1).تراکم جمعیت 210 نفر در کیلومتر مربع است. ارتفاع آن از سطح دریا بین 1266 تا 1600 متر است. منطقه مورد مطالعه که تنها 3.04 درصد از مساحت کل زمین شهرستان آکتائو را تشکیل می دهد، با دشت آبرفتی-پرلوویال مشخص می شود. رود کوشان که از دامنه شمال شرقی کوه کنگور طاق یکی از کوه های پامیر سرچشمه می گیرد، رود اصلی این منطقه است. از جنوب به شمال از طریق شهرستان آکتائو می گذرد و در نهایت برای آبیاری کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد. اگرچه منطقه مورد مطالعه تنها بخش کوچکی از شهرستان آکتائو را تشکیل می دهد، تولید صنعتی و کشاورزی واحه در این شهرستان عمدتاً در این منطقه متمرکز شده است. علاوه بر این، منطقه مورد مطالعه در عرض جغرافیایی میانی اوراسیا قرار دارد و بنابراین دارای آب و هوای خشک قاره ای گرم تا معتدل است. میانگین بارندگی سالانه در این منطقه 75.5 میلی متر است و بارندگی بیشتر در بهار و تابستان رخ می دهد. تبخیر می تواند به 1400 میلی متر برسد.30 ]. بالاترین میانگین دمای فصلی در تابستان و 23.45 درجه سانتیگراد و کمترین میانگین دمای فصلی در زمستان رخ می دهد و 4.05- درجه سانتیگراد است. میانگین دما سالانه 11.01 درجه سانتی گراد است. انواع اصلی خاک عبارتند از: خاک انسان زایی- آبرفتی، سولونچاک، خاک علفزار و خاک فلوو-آکوئیک [ 31]. انواع پوشش گیاهی غالب عبارتند از نی، شتر، گز، گیاهان دارویی و صنوبر سین کیانگ. در سال های اخیر، مشکلات زیست محیطی مانند زوال اکولوژیکی و تخریب خاک (از جمله شوری خاک و بیابان زایی) به دلیل تغییرات آب و هوایی و اثرات نامطلوب فعالیت های انسانی به طور فزاینده ای شدید شده است. این مشکلات اکنون توسعه پایدار منطقه ای (دشت شهرستان آکتائو، حتی پایین دست حوضه رودخانه Kaxgar) و محیط زیست محیطی را تهدید می کند.
2.2. طبقه بندی LULC و ارزیابی دقت
این مطالعه از داده های ماهواره ای (تصاویر Landsat) برای تجزیه و تحلیل الگوهای تغییرات LULC از سال 1990 تا 2018 استفاده کرد. تصاویر ماهواره ای (از 1990، 1998، 2002، 2013، و 2018) از usgs.gov به دست آمد. چهار بازه زمانی (1990-1998، 1998-2002، 2002-2013، و 2013-2018) بر اساس سری زمانی داده های سنجش از دور تعریف شد.
قبل از طبقهبندی، تصاویر سنجش از راه دور را از طریق تصحیح هندسی، تصحیح اتمسفر، کالیبراسیون رادیومتریک و تبدیل کامپوزیتهای رنگی در RGB (قرمز، سبز و آبی) با استفاده از نرمافزار ENVI 5.1 ( https://www.harrisgeospatial.com/ ) پیش پردازش کردیم. نرم افزار-فناوری/ENVI-کار ). تمام تصاویر طبقه بندی شده دارای وضوح مکانی یکسان (30×30 متر مربع ) بودند. برای طبقه بندی انواع LULC از تصاویر ترکیبی شبکه رنگ کاذب استفاده شد. اول، تجزیه و تحلیل مؤلفه های اصلی برای به دست آوردن قطعات اصلی زمین برای طبقه بندی نظارت شده استفاده شد. طبقهبندی حداکثر احتمال بهدلیل اینکه برتری آن نسبت به چندین روش دیگر طبقهبندی زمین از نظر سهولت کاربرد، سهولت بهرهبرداری و عملکرد ثابت شده است، اعمال شد.21 ، 32 ]. دوم، نقاط کنترل زمینی تصادفی بهدستآمده از تصاویر Google Earth با وضوح بالا برای تأیید خروجیهای طبقهبندی LULC استفاده شد. در نهایت، نقشه های LULC برای سال های مرجع (1990، 1998، 2002، 2013، و 2018) با مقیاس 1:190000 ترسیم شد و تغییرات زمانی در LULC تعیین و برای تفسیر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. به وضوح تمایز بین جنگل و مرتع در این منطقه بر اساس داده های سنجش از دور دشوار بود. بنابراین، این دو نوع زمین در کنار هم قرار گرفتند. هفت کلاس LULC زیر تعریف شد (به کلاس های LULC و توضیحات آنها در جدول 1 مراجعه کنید.): زمین های ساخته شده، زمین های زیر کشت، زمین های جنگلی و علفزار، زمین های شور شده سبک تا متوسط، زمین های شور شده سنگین، مناطق آبی و زمین های بایر. ارزیابی دقت طبقهبندی برای لایههای LULC حاصل در تصاویر ماهوارهای با مقایسه کلاسهای LULC نمونه لایه طبقهبندیشده و لایه مرجع انجام شد. دقت کلی محاسبه شد و تجزیه و تحلیل کاپا برای ارزیابی درجه دقت طبقه بندی برای ماتریس خطا [ 33 ] انجام شد.
در مطالعه حاضر، دقت کلی تصاویر طبقه بندی شده 94 درصد و دقت کاپا 87 درصد بود. تمام دقت کلی و مقادیر دقت کاپا بیش از 80٪ بود که نشان دهنده عملکرد طبقه بندی رضایت بخش بود [ 34 ].
2.3. روشهایی برای تجزیه و تحلیل تغییرات LULC
پس از طبقه بندی، تمام نقشه های LULC با استفاده از ArcGIS به یک منطقه مشترک برش داده شدند. ابزار Intersect در جعبه ابزار ArcGIS Analysis برای محاسبه تغییر در مساحت با جدول بندی متقابل جفت بازه های زمانی، یعنی 1990 و 1998، 1998 و 2002، 2002 و 2013، 2013 و 2018، و 1990 و 1990 و LC مورد استفاده قرار گرفت. برای اندازهگیری چگونگی استفاده از مناطق منفرد برای اشکال مختلف استفاده از زمین مورد ارزیابی قرار گرفتند. مقادیر کمی که نشان دهنده تغییرات بین کلاس های LULC برای تجزیه و تحلیل آماری برای نشان دادن میزان تغییر در پویایی منطقه مورد مطالعه استفاده شد. درجه تغییر در همان کلاس LULC بین دو نقطه زمانی به صورت درصد به شرح زیر محاسبه شد [ 32 ]:
جایی که آتیnمساحت یک کلاس LULC خاص در زمان است تیn، آتیn-منمساحت همان کلاس در زمان است تیn-منو تغییر خالص در مساحت (NC) درصد تغییر در مساحت یک کلاس خاص بین زمان ها است تیnو تیn-من.
نرخ تغییر در همان کلاس LULC بین دو نقطه زمانی به صورت زیر محاسبه شد:
جایی که آnnتوآل rآتیه of جساعتآngه (آآرسی)میانگین نرخ تغییر سالانه در ناحیه یک کلاس LULC خاص بین زمان ها است تیnو تیn-من.
یک شاخص تغییر LULC (LUSHI) برای ارزیابی اینکه کدام نوع LULC بیشترین سهم را در گسترش هر کلاس LULC داشته است، محاسبه شد. LUSHI با استفاده از معادله زیر محاسبه شد [ 32 ]:
جایی که LUSHI شاخص تغییر کاربری زمین است. ΔLسیآ-بمساحت کلاس LULC a بین زمان های 1 و 2 به کلاس LULC b تبدیل شده است. و مهآnΔLسیمیانگین مساحت تمام انواع LULC است که بین زمان های 1 و 2 به LULC نوع b تبدیل شده است.
قابل ذکر است، انواع LULC که بیشترین کمک را به گسترش کلاس LULC داشتند دارای مقادیر LUSHI> 1 بودند، در حالی که همه انواع دیگر دارای مقادیر LUSHI <1 بودند.
نرخ تبدیل در همان کلاس LULC بین دو نقطه زمانی به صورت زیر محاسبه شد:
جایی که جonvهrسمنon rآتیه (%)نرخ تبدیل در ناحیه یک کلاس LULC خاص بین زمان ها است تیnو تیn-من، ΔLسیتیn-تیn-منمنطقه تبدیل برای یک کلاس LULC خاص بین زمان ها است تیn-منو تیn، و Lسیتیn-منمساحت یک کلاس LULC خاص در زمان است تیn-من.
3. نتایج
3.1. تجزیه و تحلیل تغییر LULC
چشمانداز منطقه مورد مطالعه، بهویژه زمینهای زیر کشت و جنگلها و مرتعها، در طول دوره مطالعه دستخوش تغییرات قابلتوجهی شده و در طول سه دهه گذشته به طور فزایندهای تکه تکه شده است ( جدول 2 و جدول 3 ؛ شکل 2 و شکل 3 ). در سال 1990، نوع غالب LULC، زمین زیر کشت بود که 31.6 درصد از کل مساحت مورد مطالعه (74754.8 هکتار) را پوشش داد. از سال 1990 تا 2002 به نظر می رسید که مساحت زمین های زیر کشت کاهش یافته است، در حالی که زمین های برهنه روندی رو به رشد را در همان دوره نشان می دهد. بنابراین، زمین برهنه به نوع کاربری غالب زمین تبدیل شد (حداقل 36٪ از کل مساحت را پوشش می دهد) بین سال های 2002 و 2013 ( جدول 2 ؛ شکل 2) .). متعاقبا، مساحت زمین های زیر کشت بین سال های 2013 و 2018 افزایش یافت. بنابراین، زمین زیر کشت بار دیگر به نوع اصلی کاربری زمین تبدیل شد. مساحت زمین زیر کشت و زمین لخت به ترتیب 1.1% و 4% از کل منطقه مورد مطالعه در طول دوره مورد مطالعه افزایش یافت ( جدول 2 ).
جنگل و مرتع یکی دیگر از انواع پوشش زمین رایج بود که 7/24% (3/18457 هکتار) از کل مساحت مورد مطالعه در سال 1990 را به خود اختصاص داد و بنابراین از نظر مساحت پس از زمین های زیر کشت و زمین های بایر رتبه سوم را به خود اختصاص داد. با این حال، تجزیه و تحلیل از چهار بازه زمانی کاهش مداوم در منطقه جنگل و مرتع نشان داد. این کاهش بین سالهای 1990 و 1998 شدید بود. تا سال 1998، جنگل ها و علفزارها تنها 9 درصد از کل مساحت مورد مطالعه را تشکیل می دادند. اراضی شور شده (شامل زمین های شور شده سنگین و زمین های شور شده نسبتاً سبک) 14.8% (11027.6 هکتار) از کل مساحت مورد مطالعه در سال 1990 را به خود اختصاص داده است. متعاقباً، مساحت چنین زمینی تا سال 2018 به 17.3٪ (12895.4 هکتار) کاهش یافت ( جدول 2) .). اگرچه مساحت ترکیبی از زمین ساخته شده و مناطق آب در هر بازه زمانی بسیار کوچک بود، روند افزایشی برای هر دو نوع زمین مشاهده شد. علاوه بر این، زمین های زیر کشت به طور قابل توجهی از سال 1990 تا 2018 گسترش یافت ( جدول 2 ). مساحت اراضی با شوری سبک تا متوسط و مساحت اراضی جنگلی و علفزار به ترتیب بیشترین افزایش و کاهش را در طول دوره مورد مطالعه نشان دادند.
از سال 1990 تا 2018، مساحت زمینهای ساختهشده، زمینهای با شوری ملایم، زمینهای زیر کشت، زمینهای بایر و مناطق آبی به ترتیب 587.4 درصد، 133.2، 3.6، 14.4 درصد و 34.1 درصد افزایش یافته است، در حالی که اراضی جنگلی و علفزار و زمین های سنگین شور به ترتیب 38.1% و 36.8% کاهش یافت. اراضی و مناطق آبی با شوری ملایم و متوسط بیشترین تغییرات مشخص را در منطقه در طول دوره مطالعه نشان دادند. پس از سال 2002، زمین ساخته شده تنها نوع کاربری زمینی بود که توسعه قابل توجهی را تجربه کرد ( جدول 3 ).
نرخها و روند تغییرات بسیار متغیر برای انواع LULC که در این مطالعه تجزیه و تحلیل شدند، تعیین شدند و این تفاوتها با فواصل زمانی منعکس شدند. قبل از سال 2002، زمین های ساخته شده به آرامی با نرخ های 5.0٪ (1990-1998) و 5.9٪ (1998-2002) در سال گسترش یافتند. با این حال، متعاقباً، گسترش شتابان با نرخ های 9.6٪ و 18.8٪ در سال به ترتیب در سال های 2002-2013 و 2013-2018 رخ داد ( جدول 3 ). از بین تمام انواع LULC، زمین ساخته شده تنها موردی بود که در طول دوره مطالعه به طور پیوسته افزایش یافت. در طول تقریباً سه دهه تجزیه و تحلیل شده، مساحت زمین ساخته شده به میزان 587.4 درصد به میزان 21.0 درصد (41.3 هکتار) در سال افزایش یافته است ( جدول 3 ).
زمین های زیر کشت، رایج ترین نوع کاربری زمین، از سال 2002 تا 2013 به سرعت 1.2 درصد در سال گسترش یافت. در مقابل، نرخ بسیار کندتر توسعه، یعنی 0.5 درصد در سال، بین سالهای 2013 و 2018 رخ داد. برخلاف سالهای پس از سال 2002، زمینهای زیر کشت به طور پیوسته با نرخ 0.9 درصد در سال در سالهای 1990-1998 و 1998-2002 کاهش یافت. . منطقه جنگلی و مرتع، سومین نوع پوشش زمین رایج، ابتدا نرخ کاهش سریعی را نشان داد، یعنی 4.5٪ (1998-1990) در سال، و سپس نرخ های کندتر، یعنی 0.6٪ (1998-2002) و 0.2٪ (2002) –2013) در سال. متعاقباً مساحت این نوع از سال 2013 تا 2018 به آرامی با نرخ 0.3 درصد در سال افزایش یافت. روندهای متضادی برای زمین های شور شده سنگین و زمین های شور شده سبک تا متوسط در همان دوره ها، به جز برای 2013-2018 مشاهده شد. به طور مشخص، مناطق این دو نوع به ترتیب با نرخ 6.7٪ و 0.7٪ در سال در 2013-2018 کاهش یافته است. علاوه بر این، مساحت زمینهای شور شده نسبتاً سبک به ترتیب در سالهای 1990-1998، 1998-2002 و 2013-2018 با نرخهای 14.4، 3.8 و 4.8 درصد در سال افزایش یافت، در حالی که زمینهای سنگین شور کاهش یافت. نرخ های 3.4%، 0.7% و 1.3% در دوره های مشابه (جدول 2 و جدول 3 ; شکل 2 و شکل 3 ).
زمین لخت، که عمدتاً در قسمت بالایی مخروط افکنه در پیمونت توزیع شده بود ( شکل 3 )، دومین نوع شایع LULC بود که 28.3٪ (21135.8 هکتار) از کل منطقه مورد مطالعه را در سال 1990 پوشش داد. سپس مساحت آن گسترش یافت. به سرعت با نرخ 3.8٪ در سال بین سالهای 1990 و 1998 و 27518.4 هکتار (36.8٪) از کل منطقه مورد مطالعه را در سال 1998 پوشش داد، بنابراین از مناطق دیگر انواع LULC در آن سال فراتر رفت. مساحت نواحی آبی که در سال 1990 تنها 0.4 درصد از کل مساحت مورد مطالعه (331.6 هکتار) را پوشش میداد، در طول دوره مطالعه 34.1 درصد افزایش یافت و در نتیجه در هر سه بازه زمانی گسترش یافت، به جز کاهش در سالهای 2002-2013. جدول 2 و جدول 3 ).
3.2. تجزیه و تحلیل انتقال بین انواع LULC
انتقال بین انواع LULC به دو شکل اتفاق افتاد، یعنی تبدیل داخلی (که از همان نوع LULC بین بازه های زمانی) و تبدیل خارجی (از انواع مختلف LULC بین انواع مختلف LULC). قبل از سال 2013، تبدیل زمین های ساخته شده به زمین های زیر کشت قابل توجه بود (شاخص تبدیل > 1.5). علاوه بر این، زمین های ساخته شده به تدریج پس از سال 1998 به زمین های جنگلی و علفزار و زمین های شور شده نسبتاً سبک (شاخص های تبدیل> 1.0) گسترش یافت ( شکل 4).). این تغییرات به عنوان سیگنالی بود که زمین های کشت شده نیاز به حفاظت دارند. در هر سه بازه زمانی، تبدیل جنگل و علفزار به زمین زیر کشت قابل توجه بود (شاخص های تبدیل > 3.1). علاوه بر این، برخی از زمینهای شور شده نسبتاً سبک پس از سال 1998 به زمینهای زیر کشت تبدیل شدند. به دلیل وجود زمینهای متروک و کاهش حاصلخیزی آن، زمینهای زیر کشت به تدریج به زمینهای جنگلی و علفزار تبدیل شدند. در هر سه بازه زمانی، اراضی سنگین شور شده قابل توجهی به زمین بایر تبدیل شد و میانگین شاخص تبدیل آن بیش از 4.1 بود. تبدیل زمین های زیر کشت به زمین های جنگلی و علفزار نیز قابل توجه بود (میانگین شاخص تبدیل > 3.8) ( شکل 4 ).
مقدار قابل توجهی از زمین های سنگین شور شده در زمین های برهنه و در لبه های مناطق آبی و واحه ها مشاهده شد. شاخص تبدیل زمین های برهنه به زمین های سنگین شور پس از سال 1998 بیش از 1.7 باقی ماند. علاوه بر این، تخریب زمین های جنگلی و علفزار فرصتی برای گسترش زمین های شور شده سنگین ایجاد کرد. زمین های شور شده سبک تا متوسط یک نوع کاربری کلیدی برای گسترش زمین های شور شده سنگین در سال های 1990-1998، 1998-2002 و 2013-2018 بود ( شکل 4).). در کشاورزی، روش های آبیاری نامناسب می تواند باعث شور شدن خاک شود. در منطقه مورد مطالعه حاضر، بیشتر زمینهای جنگلی و علفزار در طول دوره مورد مطالعه به زمینهای شوری سبک تا متوسط تبدیل شدند. شاخص تبدیل متناظر بین سالهای 1990 و 2018 بیش از 2.4 باقی ماند. کمترین نتیجه مطلوب در رابطه با زمینهای سنگین شور این بود که چنین زمینهایی به تدریج به زمین بایر تبدیل شدند. به طور قابل توجهی، مقدار قابل توجهی از زمین های سنگین شور شده کمک زیادی به گسترش زمین های برهنه در طول دوره مطالعه کرد. شاخص تبدیل مربوطه بیش از 3.0 بود ( شکل 4 ). علاوه بر این، انقباض مناطق آب باعث افزایش مساحت اراضی بایر شد. تغییرات دینامیکی در مناطق آبی عمدتاً ناشی از تغییرات آب و هوایی و فعالیت های انسانی است.
بدیهی است، به جز برای تبدیل بین انواع مختلف LULC، که از همان نوع LULC بین فواصل زمانی رایج ترین الگوی با توجه به فرآیندهای چشم انداز پویا بود. نرخ تبدیل مربوطه ممکن است منعکس کننده ثبات چشم انداز باشد. نرخ تبدیل داخلی زمین های لخت، زمین های زیر کشت و زمین های ساخته شده همگی بالاتر از 70٪ بود، در حالی که نرخ تبدیل زمین های شور شده سنگین، زمین های با شوری متوسط، مناطق آبی، و زمین های جنگلی و علفزار همگی کمتر از 41٪ بود. شکل 5 ).
4. بحث
4.1. LULC Dynamics (1990–2018)
گسترش زمین های ساخته شده به زمین های زیر کشت، جنگل ها و علفزارها، و زمین های شور شده نسبتاً سبک، یک پدیده جهانی در XJUAR است [ 35 ، 36 ، 37 ]. در این مطالعه، ما دریافتیم که هم زمین های ساخته شده و هم جمعیت روند افزایشی را در طول دوره مطالعه نشان دادند ( شکل 2 و شکل 6).). این مشاهدات حاکی از تقاضای مردم محلی برای شرایط زندگی است که استاندارد معینی را برآورده کند. علاوه بر این، ورود چین به مرحله سوم توسعه شهرنشینی (سیستم اقتصاد بازار به تدریج اجرا شد) در اواخر دهه 1980 به شدت گسترش زمین های ساخته شده را تحریک کرد. گسترش زمین های ساخته شده به زمین های زیر کشت بین سال های 1990 و 2002 منجر به کاهش مساحت زمین های ساخته شده و در نتیجه مشکلات زیست محیطی زیست محیطی شد. به عنوان مثال، برای جبران از دست دادن زمین های زیر کشت، جنگل ها و علفزارها احیا و به زمین های زیر کشت تبدیل شدند. مهمترین عامل گسترش زمین های ساخته شده، استراتژی اقتصادی ملی به نام «توسعه غربی چین» بود که در سال 2000 اجرا شد. بر اساس داده های آماری وب سایت دولت شهرستان آکتائو، ما کشف کردیم که سرمایه گذاری ساخت و ساز در سال 2018 در مقایسه با سال 2010 بیش از شش برابر بود. سطح سرمایه گذاری در ساخت و ساز زیرساخت افزایش یافت. بنابراین، شهرها به تدریج از نظر وسعت گسترش یافتند و در نتیجه تهدیدی جدی برای جنگلها و مراتع به شمار میرفتند.35 ].
مساحت سرانه زمین قابل کشت در منطقه مورد مطالعه بسیار کوچک و تنها 0.16 هکتار به ازای هر نفر در سال 2018 بود، اما 0.02 هکتار برای هر نفر در مقایسه با شهرستان Aketao [ 38 ] افزایش یافت. بنابراین، گسترش زمینهای زیر کشت به جنگلها و علفزارها در طول دوره مورد مطالعه، محرک اصلی اقتصادی در این دوره بود، زیرا عرضه سرانه زمین زراعی به دلیل رشد جمعیت رو به کاهش بود ( شکل 6 ). بیشتر زمینهای سنگین شور شده در لبههای واحهها یافت میشود و مساحت چنین زمینهایی بین سالهای 1990 تا 2002 به طور مداوم کاهش مییابد. این انقباض دو دلیل احتمالی داشت، یعنی تبدیل مقیاس بزرگ زمینهای شور شده سنگین به زمین بایر و کاهش سالانه. ظرفیت تبخیر ( شکل 5 وشکل 7 ). با توجه به شور شدن شدید خاک در شهرستان آکتائو، دولت محلی طبق «برنامهریزی ملی بهبود زمین 2011-2015» روشهای مهار و بهبود شوری خاک را با ارائه پروژههای بهبود زمین مورد بررسی قرار داد (به وبسایت دولت شهرستان آکئوتائو مراجعه کنید). این اقدام تا حدودی شوری خاک را محدود کرد و مساحت زمینهای سنگین شور بین سالهای 2013 و 2018 کاهش یافت. قابلتوجه، اگرچه این منطقه روند کاهشی را در طول دوره مورد مطالعه نشان داد، برخی از انواع پوشش زمین (چوبزار و مرتع، زمینهای شور سبک تا متوسط). و زمین های برهنه) هنوز به زمین های سنگین شور تبدیل می شدند.
همانطور که گفته شد، منابع آب عامل اصلی محدود کننده توسعه واحه در منطقه خشک بودند. به طور خاص، جایی که یک منبع آب وجود دارد، یک واحه نیز وجود دارد. با این حال، منبع آب می تواند باعث تولید زمین های شور در مناطقی با بارندگی کم و تبخیر زیاد شود. بنابراین، در این مطالعه، لبههای منطقهای که در آن جنگلها و علفزارها رشد میکردند، معمولاً زمینهای شور شده سبک تا متوسط ظاهر میشد [ 30 ]. بدیهی است که شیوه های آبیاری نامناسب اغلب منجر به تبدیل زمین های کشاورزی به زمین های شور می شود ( شکل 8 ). در منطقه مورد مطالعه، بارندگی روند افزایشی را نشان داد، با نرخ افزایش 9.7 میلی متر در هر دهه از دهه 1960. علاوه بر این، رواناب رودخانه کوشان در کنار افزایش آب ذوب یخچال های طبیعی روند افزایشی را نشان داد.39 ]. این روندها ممکن است به گسترش سطح ایستابی منجر شده باشد که به نوبه خود ممکن است افزایش تبخیر واقعی را تسهیل کرده و منجر به شور شدن خاک شود ( شکل 8 ).
4.2. تبدیل بین انواع LULC
تجزیه و تحلیل نتایج حاضر نشان داد که تقریباً تمام انواع LULC تجزیه و تحلیل شده در زمانهای مختلف تحت انتقال عمیق و پیچیدهای قرار گرفتند. قابل توجه ترین پدیده، یعنی گسترش زمین های ساخته شده، با استفاده گسترده از زمین های جنگلی و علفزار و زمین های زیر کشت همراه بود. این مشاهدات با مطالعات بیشتر مرتبط مطابقت داشت، که همچنین نشان داده است که گسترش زمین های ساخته شده به هزینه زمین باغ و زمین های زیر کشت رخ می دهد [ 37 ، 40 ]. بدیهی است که زمین های کمی شور شده نیز از طریق اجرای “مقررات اساسی حفاظت از زمین های کشاورزی” در سال 1998 به توسعه زمین های ساخته شده کمک کرده است ( شکل 4 الف).
شایان ذکر است، بسیاری از کوچکسازی زمینهای زیرکشت بین سالهای 1998 و 2002 احتمالاً به دلیل سیاستی به نام «بازگرداندن زمینهای کشاورزی چین به جنگلها» رخ داد. مساحت جنگل و مرتع به طور مداوم در طول دوره مطالعه کاهش یافته است. این کاهش به ویژه قبل از سال 1998 مشهود بود. بیشتر این زمین ها به زمین های شور شده و زمین های کشاورزی تبدیل شدند. این تبدیل نه تنها منعکس کننده وخامت محیط زیست، بلکه کمبود سرانه زمین زراعی به دلیل رشد جمعیت است. در سال 1990، زمین های شور شده نسبتاً کمی در منطقه مورد مطالعه وجود داشت. افزایش تدریجی مساحت چنین زمینهایی پس از سال 1990 ممکن است در نتیجه فعالیتهای انسانی و عوامل طبیعی مانند روشهای آبیاری نامناسب کشاورزی و گسترش سطح آب بوده باشد [ 28 ].، 30 ]. مقیاس زمین برهنه که عمدتاً در قسمت بالایی مخروط افکنه پراکنده شده بود، نسبتاً پایدار باقی ماند. با این حال، شور شدن در مناطق کم ارتفاع و فعالیت های انسانی در واحه ها عوامل اصلی تبدیل زمین های برهنه بودند.
4.3. عوامل محرک تغییرات LULC
روند LULC مشاهده شده در منطقه مورد مطالعه تغییرات مشخصی را در طول دوره مطالعه 29 ساله نشان داد. با توجه به تغییرات در وسعت منطقه، انقباض جنگلها و مراتع و گسترش زمینهای شور شده سبک تا متوسط شدیدترین تغییرات بود. با توجه به نرخ تغییر، زمین های ساخته شده آشکارا سریع ترین نرخ را در بین انواع LULC داشتند. این فرآیند پویا ناشی از تعاملات بین نیروهای محرک از جمله عوامل انسانی، نیروهای طبیعی و سیاست است.
4.3.1. عوامل انسانی
در منطقه مورد مطالعه، عوامل انسانی که باعث تغییرات LULC شدند رشد جمعیت، آبیاری کشاورزی، مزایای اقتصادی و سابقه تحصیلی بودند. بر اساس داده های آماری از وب سایت دولت شهرستان آکتائو. در سال 1984، جمعیت شهرستان آکتائو تقریباً 0.13 میلیون نفر بود. بیشتر این افراد در مناطق دشت زندگی می کردند. تا سال 2017، جمعیت این شهرستان با 76.9 درصد افزایش به حدود 0.23 میلیون نفر رسید. بنابراین طی این 34 سال جمعیت به میزان 26/2 درصد در سال افزایش یافت. این افزایش منجر به کاهش میزان سرانه زمین های قابل کشت و متعاقباً گسترش زمین های زیر کشت به اراضی جنگلی و علفزار شد. علاوه بر این، بسیاری از افراد ساکن در این منطقه از سطح تحصیلات پایینی برخوردار هستند [ 41] و عدم آگاهی از شیوه های مناسب کشاورزی و حفاظت از محیط زیست. بنابراین، چنین افرادی تمایل دارند که منافع اقتصادی را به قیمت محیط زیست محیطی دنبال کنند. به عنوان مثال، تبدیل گسترده زمین های جنگلی و علفزار به زمین زیر کشت برای افزایش درآمد اقتصادی انجام شد. با توجه به بهرهوری کشاورزی، اگرچه تکنیکهای آبیاری در برخی از روستاهای منطقه مورد مطالعه در طول دوره مورد مطالعه بهبود یافت، مدل آبیاری سنتی که به سرعت باعث شور شدن خاک شد، همچنان بهطور گسترده مورد استفاده قرار گرفت.
4.3.2. نیروهای طبیعی
منطقه مورد مطالعه در عرض جغرافیایی میانی اوراسیا قرار دارد و دارای آب و هوای خشک قاره ای گرم تا معتدل است. ویژگی های اصلی آب و هوا در آنجا بارش کم و تبخیر زیاد است ( شکل 7 ). منابع آب تاثیرگذارترین عامل در شکل دادن به الگوهای منظر است. علاوه بر این، تبخیر سطحی بالا شور را در خاک مجبور میکند تا به سطح بالا بیاید و در نهایت منجر به شور شدن خاک شود [ 21 ]. در کنار تغییرات آب و هوایی جهانی، بارش محلی در منطقه مورد مطالعه بین سالهای 1960 و 2009 روند افزایشی را نشان داد و رواناب رودخانه کوشان از سال 1962 تا 2002 به دلیل شتاب ذوب یخچالها افزایش یافت [ 26 ].]. این عوامل باعث گسترش سطح آب و گسترش بیشتر زمین های شور شد.
4.3.3. خط مشی
سیاست ها و سایر اقدامات دولتی به طور مداوم نقش کلیدی در تغییرات LULC ایفا می کنند. از سال 1978، در کنار اجرای استراتژی “اصلاحات اقتصادی و گشایش” چین، اشتیاق کشاورزان به نیروی کار بسیار افزایش یافت [ 42 ]]، و توسعه سریع کشاورزی رخ داد، که منجر به تبدیل گسترده زمینهای جنگلی و علفزار به زمینهای زیر کشت قبل از سال 1998 شد. دولت متوجه شد که وخامت محیط زیست نیازمند یک راهحل فوری است و بنابراین پروژهای به نام «بازگرداندن زمینهای کشاورزی به جنگلداری» پیشنهاد کرد. یا مرتع» در سال 1999. در نتیجه، در اواخر دهه 1990، زمین های کشاورزی با حاصلخیزی کم و شوری شدید به تدریج با زمین های جنگلی و علفزار جایگزین شد. بر اساس اخبار وب سایت دولت شهرستان آکتائو، تا کنون مجموع 1.2 × 10 7با اجرای این استراتژی در حوضه تاریم میوه مشخصه کاشته شده است. در سال 2002، دولت چین استراتژی توسعه اقتصادی دیگری به نام «توسعه مناطق غربی چین» را آغاز کرد که به شدت گسترش زمین های ساخته شده را ترویج کرد. اما این استراتژی توسعه کشاورزی را نیز تحت تأثیر قرار داد، زیرا بخشی از زمین های زیر کشت در اشغال زمین های ساخته شده بود. به منظور حفاظت از زمین های زراعی، دولت یک طرح سیستمی را تدوین کرد که شامل غرامت کشاورزی و آموزش مهارت های کشاورزی برای برانگیختن اشتیاق کشاورزان بود. بنابراین زمین های کشاورزی از سال 2013 به 2018 افزایش یافت.
5. نتیجه گیری ها
تجزیه و تحلیل انجام شده با استفاده از داده های Landsat نشان داد که انواع LULC در ناحیه دشت شهرستان آکتائو در طول دوره مطالعه (1990-2018) دچار تغییرات پیچیده و عمیقی شده است. در سال 1990، رایج ترین انواع LULC زمین های زیر کشت، زمین های جنگلی و علفزار، و زمین های بایر بودند که مجموعاً 84.6 درصد از منطقه مورد مطالعه را پوشش می دادند. از بین این سه نوع، زمین زیر کشت غالب ترین بود. پس از سال 1990، زمین های لخت و زمین های زیر کشت به عنوان غالب ترین نوع LULC جایگزین شدند. در مقابل، مساحت جنگلها و مرتعها در طول دوره مطالعه کاهش یافت، بهویژه بین سالهای 1990 و 1998. از سال 1990 تا 2018، مساحت زمینهای زیر کشت، زمینهای بایر، زمینهای ساختهشده، مناطق آبی، و زمینهای شور شده (سبک تا متوسط). زمین های شور و زمین های شور شده سنگین) افزایش یافت، در حالی که زمین های جنگلی و علفزار کاهش یافت. گسترش زمینهای شور شده نسبتاً سبک و انقباض جنگلها و مرتعها بارزترین تغییرات LULC بودند. درجه و نرخ تبدیل بین LULCها در هر بازه زمانی ممکن است به تعدادی از عوامل از جمله عوامل انسانی، نیروهای طبیعی و سیاست مرتبط باشد. تبدیل جنگلها و علفزارها به زمینهای زیر کشت، رایجترین الگوی تغییر LULC بود، و آنهایی که از جنگلها و علفزارها به زمینهای شور شده سبک تا متوسط و زمینهای شور شده سنگین به زمینهای لخت نیز مشهود بودند. به طور خلاصه، تخریب جنگل ها و مراتع و شور شدن خاک شدیدترین مشکلات زیست محیطی در منطقه مورد مطالعه در طول دوره مورد مطالعه بود. برای جلوگیری از شدیدتر شدن این وضعیت، تکنیک های آبیاری کشاورزی باید بهبود یابد.
بدون دیدگاه