دوره 16، شماره 2 - ( پاییز و زمستان 1404 )                   جلد 16 شماره 2 صفحات 126-114 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Joorabian Shooshtari S, Jahanishakib F, Ardakani T. (2025). Quantitative Assessment of the Ecosystem Service of Sediment Retention using the InVEST-SDR Model and Its Economic Valuation. J Watershed Manage Res. 16(2), 114-126. doi:10.61882/jwmr.2025.1278
URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1278-fa.html
جورابیان شوشتری شریف، جهانی شکیب فاطمه، اردکانی طاهره.(1404). ارزیابی کمی خدمت اکوسیستمی نگه‎داشت رسوب با استفاده از مدل InVEST-SDR و ارزش‎ گذاری اقتصادی آن پ‍‍ژوهشنامه مديريت حوزه آبخيز 16 (2) :126-114 10.61882/jwmr.2025.1278

URL: http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1278-fa.html


1- گروه مهندسی طبیعت، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خوزستان، ملاثانی، ایران
2- گروه محیط زیست، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه بیرجند، بیرجند، ایران
3- گروه علوم و مهندسی محیط زیست، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه اردکان، اردکان، ایران
چکیده:   (1114 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: در سطح جهانی، تخریب زمین یک چالش جدی برای ظرفیت تولیدی منابع آب و زمین است. هدررفت خاک، آب، پوشش گیاهی، تنوع زیستی و همچنین کاهش مواد مغذی، همگی از نشانههای تخریب زمین هستند. مهمترین نشانه تخریب زمین، تخریب خاک است. فرسایش خاک بر اثر آب و کاهش عناصر غذایی از مهمترین شاخصهای تخریب خاک است. فرسایش خاک و تولید رسوب تحت تأثیر روابط متقابل بین اقلیم، پوشش زمین و بهرهبرداری از زمین است. با توجه به این پیچیدگی، مدلهایی اغلب جهت پشتیبانی از مدیریت خاک و آب مانند ابزار ارزیابی آب و خاک و InVEST استفاده میشوند. در پژوهش حاضر، از مدل نسبت تحویل رسوب InVEST جهت مدلسازی رسوب استفاده شد. تحقیق در زمینه مدلسازی رسوب و نگهداشت خاک در استان خراسان جنوبی ضروری است زیرا این منطقه به‎دلیل شرایط اقلیمی خشک و نیمه ‎خشک، با چالشهای جدی فرسایش خاک و کاهش کیفیت زمین مواجه است. انجام این تحقیقات میتواند به شناسایی مناطق بحرانی و ارائه راهکارهای مدیریتی مؤثر برای حفظ منابع طبیعی و بهبود پایداری محیط ‎زیست منطقه کمک کند. برآورد ارزش اقتصادی کارکردها و خدمات منابع طبیعی کار مشکل و پیچیده‌ای است اما برای مدیریت اقتصادی ضروری است. لزوم تعیین ارزش خدمات اکوسیستمی و منابع زیستی در سالهای اخیر در جهان به قطعیت رسیده است و در اینخصوص نیز تلاشهایی شده ‎است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی کمی خدمت اکوسیستمی نگهداشت رسوب با استفاده از مدل InVEST-SDR و ارزشگذاری اقتصادی آن در حوزههای آبخیز مرز شرقی کشور واقع در استان خراسان جنوبی انجام شده ‎است. هیچ تحقیقی در منطقه مورد مطالعه از مدل نسبت تحویل رسوب InVEST استفاده نکرده ‎است که نشان‎دهنده یک شکاف تحقیقاتی قابل ‎توجه است.
مواد و روشها: منطقه مورد مطالعه شامل 10 حوزه آبخیز در شرق استان خراسان جنوبی با مساحت 357 /008 /2 هکتار است. در این مطالعه، ابتدا از مدل‎ سازی هدررفت خاک و تولید رسوب استفاده گردید. مدل نسبت تحویل رسوب InVEST یک مدل مکانی است که در اندازه سلول مدل رقومی ارتفاع (30 متر) کار میکند و برای تخمین هدررفت خاک، نگهداشت و تولید رسوب سالانه در شمال ‎شرقی استان خراسان جنوبی به ‎کار برده شد. مدل ابتدا هدررفت سالانه خاک را با استفاده از الگوریتم هدررفت خاک محاسبه میکند، سپس SDR را بهعنوان تابعی از اتصال هیدرولوژیکی حوضه تعیین میکند و در نهایت ارزشگذاری اقتصادی انجام میشود. بهمنظور ارزش‎گذاری اقتصادی نگهداشت رسوب، از روش هزینه جایگزین یا بازسازی استفاده شده ‎است. به اینترتیب در این پژوهش، ارزش اقتصادی حفظ حاصلخیزی خاک سطحی مبتنی‎ بر سه عنصر ازت، فسفر و پتاسیم تعریف گردید. خاک سطحی، نخستین بخشی است که در معرض فرسایش خاک قرار دارد و میزان مواد غذایی خاک در این سطح بهشدت کاهش مییابد. این کاهش موجب کمشدن مواد آلی ازت (N)، فسفر (P)، پتاسیم (K) و سایر عناصر میشود.
یافتهها: بیشترین میزان نگهداشت رسوب در کاربری جنگل پرتراکم و پس از آن مرتع پرتراکم در منطقه بود. حوزه‎ های آبخیز اسفدان و شاهرخت بیشترین میزان تولید رسوب را به‎ ترتیب با بیش از 13 و 12 میلیون تن در بین سایر حوضه‎ ها نشان دادند. بیشترین میزان نگهداشت رسوب در حوزه آبخیز اسفدان با 4/22626499 تن و کمترین میزان را حوزه آبخیز نمک‎زار خواف با 6/1316208 تن نشان داد. میزان نگهداشت خاک در سطح پیکسل در دامنه 0 تا 3/1058 تن به ‎دست‎ آمد. کمترین و بیشترین میزان هدررفت خاک از 7/4845857 تا 6/63854710 تن به ‎ترتیب برای حوضه ‎های نمک ‎زار خواف و اسفدان به ‎دست‎ آمدند. دامنه 0 تا 1489 تن بر پیکسل برای هدررفت خاک محاسبه شد. از سوی دیگر، مناطق بدون پوشش گیاهی (بهویژه مناطق ساختهشده) کمترین ظرفیت نگهداری رسوب و بیشترین بار رسوب را فراهم میکنند. نتایج ارزشگذاری اقتصادی در پژوهش حاضر نشان دادند که میانگین ارزش خدمت نگهداشت رسوب در هر پیکسل (به مساحت 900 مترمربع)، معادل 48/2731 ریال بود که مقدار آن در هر هکتار، معادل 77/30349 ریال محاسبه گردید.
نتیجهگیری: حوزههای آبخیز اسفدان و شاهرخت به‎ ترتیب با بیش از 13 و 12 میلیون تن، بیشترین میزان تولید رسوب را در میان سایر حوزهها داشتند. حوزه آبخیز نمک زار خواف با 737504 تن، کمترین میزان رسوب را نشان داد. میانگین شیب در حوضه آبخیز نمک زار خواف 1/6 درصد است که این حوضه کمترین میزان تولید رسوب و کمترین شیب را در میان سایر حوضهها دارد. در مقابل، میانگین شیب در حوضه اسفدان که بیشترین میزان تولید رسوب را دارد، 14/7 درصد است و پس از حوضه قائن، بالاترین میزان شیب را به خود اختصاص داده است. در سطح پیکسل، میزان رسوب در حوزه مرزی شرق کشور از 0 تا 747/6 تن متغیر بود. بیشترین میزان نگهداشت رسوب در حوزه آبخیز اسفدان با 22626499 تن و کمترین میزان در حوزه آبخیز نمک زار خواف با 6/1316208 تن مشاهده شدند. کمترین و بیشترین میزان هدررفت خاک به ترتیب برای حوضههای نمکزار خواف و اسفدان به‎ ترتیب از 4845857 تا 6385471 تن به ‎دست آمدند.
متن کامل [PDF 1313 kb]   (75 دریافت)    
نوع مطالعه: پژوهشي | موضوع مقاله: فرسايش خاک و توليد رسوب
دریافت: 1403/11/20 | پذیرش: 1404/2/27

فهرست منابع
1. Al-Seikh, S.H. (2006). The Effect of Different Water Harvesting Techniques on Runoff, Sedimentation, and Soil Characteristics. University College.
2. Asadolahi, Z., Salmanmahiny, A., & Mirkarimi, H. (2015). Modeling the Supply of Sediment Retention Ecosystem Service (Case study: Eastern Part of Gorgan-Rud Watershed, Environmental Erosion Research, 5(3), 61-75. [In Persian]
3. Assouline, S., & Ben-Hur, M. (2006). Effects of rainfall intensity and slope gradient on the dynamics of interrill erosion during soil surface sealing. Catena, 66(3), 211-220. [DOI:10.1016/j.catena.2006.02.005]
4. Barzali, M., Azimi, M., Abdul Hosseini, M., & Lotfi, A. (2022). Evaluation of rangeland ecosystem services from the perspective of sediment retention potential using InVEST software package (case study of Etrak watershed - Golestan province). Pasture and Desert Research of Iran, 29(1), 133-144. doi: 10.22092/ijrdr.2022.126019. [In Persian]
5. Behjou, F. K., Hashemian, A., Panahi, M., & Hassanzadeh, E. (2016). Economic Valuation of Soil Nutrients in Shimbars Forest Protected Area Using Replacement Cost. Environmental Sciences, 14(1), 137-146. [In Persian]
6. Brazão, C., Villela, R., Fernandes, N. F., & Cassara, L. (2022). Analysis of sediment production through InVEst and Aries modeling in the Brazilian Cerrado (No. ICG2022-623). Copernicus Meetings. [DOI:10.5194/icg2022-623]
7. Carpenter, R., Dixon, J., Fallon Skora, L., & Sherman, P. (2005). Economic analysis of environmental consequences. Translators: Pourasghar Sangachin, F., Saleh, A. Country Management and Planning Organization, Vice-Chancellor of Administrative, Financial and Human Resources Affairs, Center for Scientific Documents. 324 pp. [In Persian]
8. Chahouki, Z., & Sanaei, A. (2018). Analysis of Natural Ecosystems Functional Value. Strategic Research Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 3(1), 1-12. doi:10.22047/SRJASNR.2018.110629 [in persian]
9. Debie, E., & Awoke, Z. (2023). Assessment of the effects of land use/cover changes on soil loss and sediment export in the Tul Watershed, Northwest Ethiopia using the RUSLE and InVEST models, International Journal of River Basin Management, 1-16. [DOI:10.1080/15715124.2023.2187399]
10. Degife, A., Worku, H., & Gizaw, S. (2021). Environmental implications of soil erosion and sediment yield in Lake Hawassa watershed, south-central Ethiopia. Environmental Systems Research, 10, 1-24. [DOI:10.1186/s40068-021-00232-6]
11. Eyvazi, M., Alaei, N., & Mostafazadeh, R. (2022). Temporal changes in runoff and sediment of rivers in Sabalan mountain. Journal of Watershed Management Research, 13(26), 43-57. doi: 10.52547/jwmr.13.26.43. [In Persian] [DOI:10.52547/jwmr.13.26.43]
12. Fitriyana, E. N., Supratman, O., & Mardiani, M. (2020, April). Sediment control analysis due to erosion and sediment in Cipunagara watershed, Indonesia, using SWAT model. In IOP Conference Series: Materials Science and Engineering (Vol. 830, No. 2, p. 022029). IOP Publishing. [DOI:10.1088/1757-899X/830/2/022029]
13. Gashaw, T., Bantider, A., Zeleke, G., Alamirew, T., Jemberu, W., Worqlul, A. W., ... & Addisu, S. (2021). Evaluating InVEST model for estimating soil loss and sediment export in data scarce regions of the Abbay (Upper Blue Nile) Basin: Implications for land managers. Environmental Challenges, 5, 100381. [DOI:10.1016/j.envc.2021.100381]
14. Gashaw, T., Bantider, A., Zeleke, G., Alamirew, T., Jemberu, W., Worqlul, A. W., ... & Addisu, S. (2021). Evaluating InVEST model for estimating soil loss and sediment export in data scarce regions of the Abbay (Upper Blue Nile) Basin: Implications for land managers. Environmental Challenges, 5, 100381. [DOI:10.1016/j.envc.2021.100381]
15. Ghasemi Arian, Y., Azarnivand, H., & Kayanirad, A. (2015). Economic evaluation of the function of maintaining soil fertility in restored pasture ecosystems of dry areas (case study: South Khorasan international carbon sequestration project). Pasture and Watershed journals (Natural Resources of Iran, 69(4), 1031-1042. doi: 10.22059/jrwm.2017.61095. [In Persian]
16. Hamel, P., Chaplin-Kramer, R., Sim, S., Mueller, C. (2015). A new approach to modeling the sediment retention service (InVEST 3.0): Case study of the Cape Fear catchment, North Carolina, USA. Science of the Total Environment, 524-525, 166-177. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2015.04.027]
17. Han, H., Yang, J., Ma, G., Liu, Y., Zhang, L., Chen, S., & Ma, S. (2020). Effects of land-use and climate change on sediment and nutrient retention in Guizhou, China. Ecosystem Health and Sustainability, 6(1), 1-13. [DOI:10.1080/20964129.2020.1810592]
18. Henareh Khalyani, J. (2017). Spatial valuation of Zagros forests ecosystem services and estimating of changes through Scenario Planning. PhD Dissertation. Faculty of Natural Resources, Department of Forestry and Forest Economics, University of Tehran. https://ganj.irandoc.ac.ir/#/articles/9d086fbe1a405cb7d2e37d5405db0383 [in persian]
19. Jafari, M., Ekhtesasi, M. R., & Fatahi Ardakani, A. (2020). Economic prioritization of watershed management projects based on the impact on water, soil and plant resources. Journal of Watershed Management Research, 11(22), 132-141. doi: 10.52547/jwmr.11.22.132. [In Persian] [DOI:10.52547/jwmr.11.22.132]
20. King, D.A., & Sinden, J.A. (1988). Influence of Soil Conservation on Farm Land Values. Land Economics, 64(3), 242-255. https://doi.org/10.2307/3146248 [DOI:10.2307/3146248.]
21. Kumar, S., & Kushwaha, S. P. S. (2013). Modelling soil erosion risk based on RUSLE-3D using GIS in a Shivalik sub-watershed. Journal of Earth System Science, 122, 389-398. https://doi.org/10.1007/s12040-013-0276-0 [DOI:10.1007/s12040-013-0276-0.]
22. Mani, F., & Hannachi, C. (2019). An analysis of sediment production and control in Rmel river basin using InVEST Sediment Retention model. Journal of New Sciences, 66(4), 4170-4181.
23. Ninan, K. N., & Kontoleon, A. (2016). Valuing forest ecosystem services and disservices-Case study of a protected area in India. Ecosystem Services, 20, 1-14. [DOI:10.1016/j.ecoser.2016.05.001]
24. Sadat, M., Salehi, A., & Amiri, M.J. (2022). Quantitative modeling of temporal-spatial changes of soil maintenance and erosion potential and sediment production (the studied area of Lahijan-Chabaksar and Astana Kochsefahan watersheds). Environment, 48(4), 577-596. [DOI:10.22059/jes.2023.348202.1008357 [In Persian]]
25. Sadeghi, S. H., & Tavangar, S. (2015). Development of stational models for estimation of rainfall erosivity factor in different timescales. Natural Hazards, 77(1), 429-443. [DOI:10.1007/s11069-015-1608-y]
26. Sánchez-Canales, M., López-Benito, A., Acuña, V., Ziv, G., Hamel, P., Chaplin-Kramer, R., & Elorza, F. J. (2015). Sensitivity analysis of a sediment dynamics model applied in a Mediterranean river basin: Global change and management implications. Science of the Total Environment, 502(1), 602-610. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2014.09.074]
27. Sekoti Eskoi, R. & Basharti, H. (2022). An overview of the economic valuation of soil. Land Management, 10(1), 1-16. doi: 10.22092/lmj.2019.123225.149. [In Persian]
28. Sun, W., Shao, Q., Liu, J., & Zhai, J.(2014). Assessing the effects of land use and topography on soil erosion on the Loess Plateau in China. Catena, 121(1), 151-163. [DOI:10.1016/j.catena.2014.05.009]
29. Thapa, P. (2020). Spatial estimation of soil erosion using RUSLE modeling: a case study of Dolakha district, Nepal. Environmental Systems Research, 9(1), 1-10. [DOI:10.1186/s40068-020-00177-2]
30. Ureta, J. C., Trespalacio, G. M., Anastacio, N. J. C., Sapugay, A. F., & Ureta, J. U. (2022). Estimating Sediment Export and Retention Capacity of Existing Land Cover in Balanac and Sta. Cruz Watersheds, Philippines Using InVEST-SDR Model. Philippine Journal of Science, 151(5), 1963-1978 [DOI:10.56899/151.05.34]
31. Vigiak, O., Borselli, L., Newham, L.T.H., Mcinnes, J., & Roberts, A.M. (2012). Comparison of conceptual landscape metrics to define hillslope-scale sediment delivery ratio. Geomorphology 138(1), 74-88. [DOI:10.1016/j.geomorph.2011.08.026]
32. Zabihi, M., Moradi, H., Khalidi-Darvishan, A., & Gholam Alifard, M. (2021). Application of InVEST eco-services model in prioritizing Talar subwatersheds in terms of soil loss, retention and sediment production. Environment and Water Engineering, 7(2), 293-303. doi:10.22034/jewe.2020.257980.1470. [In Persian]
33. Zhou, Q., Chen, L., Singh, V. P., Zhou, J., Chen, X., & Xiong, L. (2019). Rainfall-runoff simulation in karst dominated areas based on a coupled conceptual hydrological model. Journal of Hydrology. 573, 524-533. [DOI:10.1016/j.jhydrol.2019.03.099]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به (پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز (علمی-پژوهشی می‌باشد.

طراحی و برنامه نویسی: یکتاوب افزار شرق

© 2026 CC BY-NC 4.0 | Journal of Watershed Management Research

Designed & Developed by: Yektaweb