ارتباط بین ویژگی‌های فیزیوگرافیک حوزه‌های آبخیز و شکل‌گیری جنگل‌های مانگرو (مطالعه موردی: استان هرمزگان)

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد مدیریت و کنترل بیابان، گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان

2 دانشیار، گروه مهندسی منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران.

3 مدیر مرکز مطالعات اداره کل منابع طبیعی استان هرمزگان، بندرعباس، ایران.

10.22034/emj.2023.704909

چکیده

در مورد جنگل‌های مانگرو، شناخت عوامل محیطی مؤثر بر این اکوسیستم‌ها نخستین گام در مدیریت پایدار آنها است. در این پژوهش ساختار زهکشی حوزه‌های آبخیز از مدل رقومی ارتفاع (DEM) با اندازه سلول 30 متر استخراج شد و 81 حوزه در خط ساحلی استان هرمزگان شناسایی و تفکیک شد. سپس ۲۲ متغیر مورفولوژیک هر یک از حوزه‌ها با استفاده از روش‌های محاسباتی و امکانات نرم‌افزارهای سیستم اطلاعات جغرافیایی استخراج شد. در مرحله بعد روش تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) برای کاهش تعداد متغیرها و شناسایی مهم‌ترین عوامل دارای همبستگی با شکل‌گیری جنگل‌های مانگرو استفاده شد. بر اساس نتایج تحلیل مؤلفه‌های اصلی، شش ویژگی حوزه‌های آبخیز به عنوان متغیر مستقل شناسایی و به مدل رگرسیون وارد شدند. نتایج نشان داد 93/21 درصد از واریانس متغیر وابسته توسط شش متغیر قطر دایره معادل، زمان تمرکز کرپیچ، ضریب هورتون، ضریب گراویلیوس و ارتفاع بیشینه حوزه و طول آبراهه اصلی، تبیین شده است. قطر دایره معادل نخستین عامل موثر و دارای رابطه مستقیم بود در حالیکه زمان تمرکز کرپیچ و ضریب گراویلیوس یا فشردگی نیز از جمله عوامل بسیار مهم با اثر معکوس بر حضور و مساحت جنگل‌های مانگرو در پایین‌دست ارزیابی شدند. به طور کلی نتایج این تحقیق نشان دهنده وجود روابط قوی سیستمی بین حوزه‌های آبخیز بالادست و اکوسیستم‌های ساحلی و جنگل‌های مانگرو پایین‌دست بوده و در مدیریت و حفاظت این اکوسیستم‌ها باید به خصوصیات حوزه آبخیز بالادست توجه شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Relationship between physiographical characteristics of watersheds and mangrove forests formation (case study: Hormozgan province)

نویسندگان [English]

  • Atefeh Ravanpak 1
  • Yahya Esmaeilpour 2
  • Alireza Kamali 3
1 MSc in Desert Management and Control, Department of Natural Resources Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Hormozgan University
2 Associate Professor, Department of Natural Resources Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Hormozgan, Bandar Abbas, Iran
3 Director of the Study Center of the Natural Resources Department of Hormozgan Province, Bandar Abbas, Iran.
چکیده [English]

Despite the importance of mangrove forests, mismanagement and insufficient knowledge about the environmental factors affecting these ecosystems is the first step in their sustainable management. In this research we extracted the drainage structure of watersheds from the digital elevation model (DEM) by 30 meters cell size and the 81 basins on the coastline of Hormozgan province were identified and partitioned. Then 22 morphological variables for each watershed were calculated using computational methods and geographic information system software features. In the next step, the principal component analysis (PCA) used for dimension reduction and feature selection to investigate the correlation between the formation of mangrove forests and upland watersheds characteristics. Based on principal components analysis results six watershed variables identified as independent variables and entered to the regression model. The results showed 93.21% of the variance of the dependent variables explained by these six variables which including: equivalent circle diameter, time of concentration (Kirpich method), Horton coefficient, the maximum elevation and the main stream variables. The equivalent circle diameter was the first effective factor and had a direct relationship while the Kirpich time of Concentration and Gravelius or compactness coefficient were also considered as very important factors with an inverse effect on the presence and area of mangrove forests downstream. Generally, the results of this study indicated a strong systemic relationship between upstream watersheds and coastal and downstream mangrove ecosystems, and in the management and protection of these ecosystems, the characteristics of the upstream watershed should be considered.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coastal Ecosystem
  • Principal Components Analysis (PCA)
  • Geographic information System (GIS)
  • Multivariate Regression
  • Sedimentary Process

مراجع

اصغری سراسکانرود، ص.، و قلعه، ا. (1398). بررسی ارتباط بین ویژگی‌های هیدروژئومورفیک و میزان تولید رسوب (مطالعه موردی: حوزه قرنقو در استان آذربایجان شرقی). پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمّی، (3)8، 164-146.
بیژنی، ا.، صالحی، م.، و پرورش، ح. (1399). تأثیر گونۀ کهور بومی Prosopis cineraria (L.) Druce و غیربومی Prosopis juliflora (SW.) DC بر برخی از خصوصیات شیمیایی خاک. جنگل ایران، (1)12، 111-101.
چوپانی، س.، خسرو شاهی، م،. غلامپور، م.، و میرآخورلو، خ. (1385). قلمرو محدوده‌های بیابانی استان هرمزگان از دیدگاه زمین‌شناختی. تحقیقات مرتع و بیابان ایران، (1)13، 26-17.
دانه‎کار، ا.، عرفانی، م.، نوری، غ.ر.، عقیقی، ح.، مروی مهاجر، م.ر،. و اردکانی، ط. (1391). بررسی تغییرات وسعت رویشگاه مانگرو (مطالعه موردی: خور گواتر در استان سیستان و بلوچستان). جنگل ایران، (3)4، 207-197.
زارع چاهوکی، م.ع. (1393). تجزیه و تحلیل داده‌ها در پژوهش‌های منابع طبیعی با نرم افزار SPSS (چاپ دوم). تهران: انتشارات جهاد دانشگاهی تهران، 312ص.
شفیعی بافتی، آ.، عباسی، ز.، تاج بخش، س.م.، موسوی، س.م.، و معماریان، ه. (1399). بررسی زمین‌ساخت فعال در شمال حوزه آبخیز دشت بیرجند با استفاده از فاکتورهای مورفومتریک. پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، (1)9، 133-117.
شهبازی، ع.، خلیقی سیگارودی، ش.، ملکیان، آ.، و سلاجقه، ع. (1393). انتخاب بهترین فرمول تجربی برای برآورد زمان تمرکز در حوزه‌های آبخیز شهری (مطالعه موردی: شهر ماهدشت). مرتع و آبخیزداری، (3)67، 435-419.
شویک‌لو، ا. (1396). آنالیز و تفسیر داده‌های حسی با استفاده از تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA). علوم و صنایع غذایی ایران. (80)15، 377-361.
صفیاری، ش. (1396). جنگل های مانگرو در ایران. طبیعت ایران، (2)2، 57-49.
صفیاری، ش.، مجنونیان، ه.، و فرخجسته، ه. (1384). جنگل‌های مانگرو: جنگل‌های مانگرو در ایران (جلد دوم). انتشارات موسسه ‌تحقیقات‌ جنگل‌ها و مراتع، 540ص.
علیزاده، ا. (1394). هیدرولوژی کاربردی (چاپ چهلم). مشهد: انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، 942ص.
غفوری، ز.، آرمان، ن.، فرجی، م.، و خورسندی، ز. (1396). تعیین عوامل موثر بر رسوب‌دهی با استفاده از روش‌های آماری، مطالعه موردی: حوزه سیدآباد. مهندسی و مدیریت آبخیز، 9(2)، 204-190.
کاظم پور، ک.، بشیری، م.، و اکبری، م. (1396). مدل‌سازی رابطه بین خصوصیات فیزیکی حوزه زهکش و رواناب و رسوب (مطالعه موردی: حوزه گرماب، استان خراسان رضوی). ترویج و توسعه آبخیزداری، (19)5، 10-1.
مافی غلامی، د.، و نوری کمری، ا. (1397). بررسی رابطه میان وقوع خشکسالی هیدرولوژیک و تغییرات گستره مانگروهای استان هرمزگان. علوم و فنون دریایی. (2)17، 95-82.
مصلحی، م،. یعقوب زاده، م.، بیژنی، ا.، و احمدی، ا. (1399). اندازه‌گیری و برآورد شاخص سطح برگ، زی‌توده و سطح ویژه درختان چندل (Rhizophora mucronata Lam.) در جنگل‌های مانگروی سیریک. جنگل ایران، (3)12، 434-421.
معتمدی، ر.، و آذری، م. (1396). ارتباط بین ویژگی‌های ژئومورفیک با رسوب آبخیز (مطالعه موردی: زیرحوزه‌های منتخب خراسان رضوی). پژوهش‌های فرسایش محیطی، (4)۷، ۸۲-۱۰۱.
نصری، م.، و نجفی، ع. (1394). تعیین روابط ریاضی نسبت تحویل رسوب (SDR) و عوامل حوزه‌ای. اکوسیستم‌های طبیعی ایران، (2)6، 12-1.
هنربخش، ا.، نیازی، ع.، سلطانی کوپایی، س.، و طهماسبی، پ. (1398). مدل‌سازی رابطه میزان رسوبات معلق و ویژگی‌های هیدرولوژیکی و محیطی حوزه (مطالعه موردی: حوزه سد دز). پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، (1)8، 117–105.
Berger, U., Rivera-Monroy, V.H., Doyle, T.W., Dahdouh-Guebas, F., Duke, N.C., Fontalvo-Herazo, M.L., Hildenbrandt, H., Koedam, N., Mehlig, U., Piou,C., and Twilley, R. R. (2008). Advances and limitations of individual-based models to analyze and predict dynamics of mangrove forests: A review. Aquatic Botany, 89(2), 260-274.
Cintron, G., Lugo, A.E., Pool, D.J., and Morris, G. (1978). Mangroves of arid environments in Puerto Rico and adjacent islands. Biotropica, 10(2), 110-121.
Cunha-Lignon, M., Coelho Jr, C., Almeida, R., Menghini, R., Correa, F., Schaeffer-Novelli, Y., Cintrón-Molero, G., and Dahdouh-Guebas, F. (2009). Mangrove forests and sedimentary processes on the South of Coast of São Paulo State (Brazil). Journal of Coastal Research, 405-409.‏
Davis, S. M., Childers, D.L., Lorenz, J.J., Wanless, H. R., and Hopkins, T.E. (2005). A conceptual model of ecological interactions in the mangrove estuaries of the Florida Everglades. Wetlands, 25(4), 832-842.‏
Gardiner, V., and Park, C.C. (1978). Drainage basin morphometry: review and assessment. Progress in Physical Geography: Earth and Environment, 2(1), 1-35.‏
Gellis, A.C. (2013). Factors influencing storm-generated suspended-sediment concentrations and loads in four basins of contrasting land use, humid-tropical Puerto Rico. Catena, 104, 39-57.
Ghasemi, A., Fallah, A., and Joibary, S.S. (2016). Allometric equations for estimating standing biomass of Avicennia marina in Bushehr of Iran. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University, 66(2), 691-697.
Giri, C. (2016). Observation and monitoring of mangrove forests using remote sensing: Opportunities and challenges. Remote Sensing, 8(9), 783-788.
Gu, Z. K., Fan, H., and Song, Z.J. (2019). Quantitative analysis of the macro-geomorphic evolution of Buyuan Basin, China. Journal of Mountain Science, 16(5), 1035-1047.
Hai, N.T., Dell, B., Phuong, V.T., and Harper, R. J. (2020). Towards a more robust approach for the restoration of mangroves in Vietnam. Annals of Forest Science, 77(1), 1-18.‏
Harmel, R.D., King, K.W., and Slade, R.M. (2003). Automated storm water sampling on small watersheds. Applied Engineering in Agriculture, 19(6), 667-674.
Himes-Cornell, A., Pendleton, L., and Atiyah, P. (2018). Valuing ecosystem services from blue forests: a systematic review of the valuation of salt marshes, sea grass beds and mangrove forests. Ecosystem Services, 30(A), 36-48.
Horton, R.E. (1945). Erosional development of streams and their drainage basins; hydrophysical approach to quantitative morphology. Geological Society of America Bulletin, 56(3), 275-370.
Jayanthi, M., Thirumurthy, S., Muralidhar, M., and Ravichandran, P. (2018). Impact of shrimp aquaculture development on important ecosystems in India. Global Environmental Change, 52, 10-21.
Jennerjahn, T. C., and Ittekkot, V. (2002). Relevance of mangroves for the production and deposition of organic matter along tropical continental margins. The Science of Nature, 89(1), 23-30.‏
Kirpich, Z.P. (1940). Time of concentration of small agricultural watersheds. Civil engineering, 10(6), 362.
Mayaux, P., Holmgren, P., Achard, F., Eva, H., Stibig, H.J., and Branthomme, A. (2005). Tropical forest cover change in the 1990s and options for future monitoring. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 360(1454), 373-384.‏
Mazda, Y., Kanazawa, N., and Kurokawa, T. (1999). Dependence of dispersion on vegetation density in a tidal creek‐mangrove swamp system. Mangroves and Salt Marshes, 3(1), 59-66.‏
Meshram, S.G., and Sharma, S.K. (2017). Prioritization of watershed through morphometric parameters: a PCA-based approach. Applied Water Science, 7(3), 1505-1519.
Miller, V.C. (1953) A Quantitative Geomorphic Study of Drainage Basin Characteristics in the Clinch Mountain Area, Virginia and Tennessee. Department of Geology Columbia University, New York, 389-402.
Nóbrega, G.N., Ferreira, T.O., Romero, R.E., Marques, A.G.B., and Otero Pérez, X.L. (2013). Iron and sulfur geochemistry in semi-arid mangrove soils (Ceará, Brazil) in relation to seasonal changes and shrimp farming effluents. Environmental Monitoring and Assessment, 185(9), 7393-7407.‏
Nooka Ratnam, K., Srivastava, Y.K., Venkateswa Rao, V., Amminedu, E., and Murthy, K.S.R (2005) Check dam positioning by prioritization of microwatersheds using SYI model and Morphometric analysis - Remote sensing and GIS perspective. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 33(1), 25-38.
Otero Pérez, X.L., and Macías Vazquez, F. (2010). Biogeochemistry and pedogenetic process in saltmarsh and mangrove systems (Environmental Science, Engineering and Technology). UK: Nova Science Publishers, 259p.
Ouyang, Y. (2005). Evaluation of river water quality monitoring stations by principal component analysis. Water research, 39(12), 2621-2635.‏
Praveena, S.M., Kwan, O.W., and Aris, A.Z. (2012). Effect of data pre-treatment procedures on principal component analysis: a case study for mangrove surface sediment datasets. Environmental Monitoring and Assessment, 184(11), 6855-6868.‏
Ramanathan, A.L., Rajkumar, K., Majumdar, J., Singh, G., Behera, P.N., Santra, S.C., and Chidambaram, S. (2009). Textural characteristics of the surface sediments of a tropical mangrove Sundarban ecosystem India.‏ Indian Journal of Geo-Marine Sciences (IJMS), 38(4), 397-403.
Roy, A.H., Wenger, S.J., Fletcher, T.D., Walsh, C.J., Ladson, A.R., Shuster, W.D., Thurston, H.W., and Brown, R.R. (2008). Impediments and solutions to sustainable, watershed-scale urban stormwater management: lessons from Australia and the United States. Environmental Management, 42(2), 344-359.
Saatchi, S.S., Harris, N.L., Brown, S., Lefsky, M., Mitchard, E.T.A., Salas, W., Zutta, B.R., Buermann, W., Lewis, S.L., Hagen, S., Petrova, S., White, L., Silman, M., and Morel, A. (2011). Benchmark map of forest carbon stocks in tropical regions across three continents. Proceedings of the national academy of sciences, 108(24), 9899-9904.‏
Sabzian, M. (2010). Iran tourism, comprehensive book. Tehran: Kamel Publications, 400p.
Safa, O., Soltanipoor, M.A., Rastegar, S., Kazemi, M., Nourbaksh Dehkordi, K., and Ghannadi, A. (2013). An ethnobotanical survey on hormozgan province, Iran. Avicenna Journal of Phytomedicine, 3(1), 64-81.
Schumm, S.A. (1956). Evolution of drainage systems and slopes in badlands at Perth Amboy, New Jersey. Geological Society of America Bulletin, 67(5), 597-646.
Sharma, P., Singh, P., and Tiwari, A.K. (2009). Effects of Lantana camara invasion on plant biodiversity and soil erosion in a forest watershed in lower Himalayas, India. Indian Journal of Forestry, 32(3), 369-374.‏
Soni, S. (2017). Assessment of morphometric characteristics of Chakrar watershed in Madhya Pradesh India using geospatial technique. Applied Water Science, 7(5), 2089-2102.
Spencer, T., Mӧller, I., and Reef, R. (2016). Mangrove Systems and Environments. In Reference Module in Earth Systems and Environmental Sciences. Elsevier, 10, 360-391.‏
Strahler, A.N. (1957). Quantitative analysis of watershed geomorphology. Eos, Transactions American Geophysical Union, 38(6), 913-920.‏
Walton, M.E.M., Al-Maslamani, I., Skov, M.W., Al-Shaikh, I., Al-Ansari, I.S., Kennedy, H.A., and Le Vay, L. (2014). Outwelling from arid mangrove systems is sustained by inwelling of seagrass productivity. Marine Ecology Progress Series, 507, 125-137.‏
Weston, D., and Velez, R. (2009). Controlling Saltwater Intrusion to Environmental Sensitive Areas Due to the Construction of the Rio Anton Ruiz Flood Control Project. World Environmental and Water Resources Congress, Great Rivers, May 2009, 1-11.‏
Wolanski, E. (1992). Hydrodynamics of mangrove swamps and their coastal waters. Hydrobiologia, 247(1-3), 141-161.‏
Woodroffe, C. (1992). Mangrove sediments and geomorphology. 7-41. In: Robertson, A., and Alongi, D. Tropical mangrove ecosystems (Coastal and estuarine studies). USA: Wiley, 330p.
Ziegler, A.D., Benner, S.G., Tantasirin, C., Wood, S.H., Sutherland, R.A., Sidle, R.C., Jachowski, N., Nullet, M.A., Xi, L.X., Snidvongs, A., Giambelluca, T.W., and Fox, J.M. (2014). Turbidity-based sediment monitoring in northern Thailand: hysteresis, variability, and uncertainty. Journal of Hydrology, 519(B), 2020–2039.
مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 29 اردیبهشت 1402

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 23 فروردین 1400
  • تاریخ بازنگری: 08 دی 1400
  • تاریخ پذیرش: 23 دی 1400

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار