ارزیابی روند بیابان‌زایی و تخریب سرزمین در مناطق خشک و نیمه‌خشک مرکزی ایران (مطالعه موردی: حوزه‌های آبخیز تالاب گاوخونی و طشک-بختگان-مهارلو)

شکوهی زادگان, سحرناز; خسروی, حسن; زهتابیان, غلامرضا; مصباح زاده, طیبه; حیدری علمدارلو, اسماعیل

doi:10.22034/emj.2025.732495

ارزیابی روند بیابان‌زایی و تخریب سرزمین در مناطق خشک و نیمه‌خشک مرکزی ایران (مطالعه موردی: حوزه‌های آبخیز تالاب گاوخونی و طشک-بختگان-مهارلو)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

سحرناز شکوهی زادگان ¹

حسن خسروی ²

غلامرضا زهتابیان ²

طیبه مصباح زاده ³

اسماعیل حیدری علمدارلو ⁴

¹ دانشجوی دکتری، گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

² استاد، گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

³ دانشیار گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، البرز، ایران

⁴ پسادکتری، گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

10.22034/emj.2025.732495

چکیده

پدیده‌ی بیابان‌زایی و تخریب سرزمین از چالش‌های اساسی زیست‌محیطی در مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران است که پایداری اکولوژیکی، منابع آب و امنیت غذایی را به‌شدت تحت تأثیر قرار می‌دهد. این پژوهش با هدف پایش بلندمدت روند بیابان‌زایی و ارزیابی تغییرات اکولوژیکی در دو حوزه حساس تالاب گاوخونی و طشک–بختگان–مهارلو (TBM) طی بازه‌ی ۲۰۰۱ تا ۲۰۲۲ انجام شد. برای این منظور، از داده‌های سنجنده مودیس ماهواره‌ ترا، جهت استخراج شاخص‌های پوشش گیاهی تفاضلی نرمال‌شده و تولید اولیه خالص استفاده گردید و سپس شاخص ترکیبی تخریب و توسعه‌ی سرزمین با بهره‌گیری از مدل فاصله اقلیدسی محاسبه شد. تحلیل روندهای زمانی شاخص تخریب و توسعه سرزمین در سطح پیکسل با آزمون ناپارامتریک من-کندال انجام گرفت. نتایج نشان داد که، بیش از 68 درصد از سطح حوزه گاوخونی روند منفی و معنادار شاخص تخریب و توسعه سرزمین را نشان داده است و دارای مقادیر پایین شاخص (کمتر از 0/4) که بیانگر شدت بالای تخریب سرزمین در نواحی مرکزی حوزه شامل بخش‌هایی از شهرستان اصفهان و همچنین بخش‌های شرقی و جنوبی حوزه به‌خصوص در اطراف ورزنه، حسن‌آباد، سگزی و شرق نائین است؛ مناطقی که به‌دلیل کاهش جریان زاینده‌رود و خشکی تالاب گاوخونی دچار افت شدید شاخص‌های تفاضلی نرمال‌شده‌ی پوشش گیاهی و تولید اولیه خالص شده‌اند. در حوزه طشک–بختگان–مهارلو روند کلی شاخص نوسانی و نسبتاً پایدارتر بود به‌طوریکه حدود 42 درصد از سطح این حوزه شامل بخش‌های شمالی و غربی ارتفاعات زاگرس، آباده و سپیدان دارای مقادیر شاخص تخریب و توسعه سرزمین بین 0/6 تا 0/8 و شرایط اکولوژیکی به نسبت مطلوب‌تر بودند. در مقابل، نواحی پایین‌دست و مرکزی به‌ویژه پیرامون دریاچه‌های بختگان و مهارلو بیشترین شدت بیابان‌زایی را نشان دادند. نتایج مکانی و زمانی شاخص تخریب و توسعه سرزمین نشان داد که این شاخص می‌تواند ابزاری دقیق برای شناسایی مناطق بحرانی تخریب سرزمین باشد و روندهای اکولوژیکی را با تفکیک مکانی بالا آشکار سازد. این پژوهش می‌تواند مبنایی علمی برای مدیریت منابع آب، احیای پوشش گیاهی و برنامه‌ریزی زیست‌محیطی در مناطق خشک و نیمه‌خشک ایران فراهم سازد.

کلیدواژه‌ها

بیابان‌زایی

تخریب سرزمین

طشک&‌‌‌ndash

بختگان&‌‌‌ndash

مهارلو

گاوخونی

موضوعات

مدیریت و کنترل بیابان

عنوان مقاله English

Assessment of Desertification and Land Degradation Trends in Central Iran’s Arid and Semi-Arid Regions: Case Study of the Gavkhouni wetland and Tashk–Bakhtegan–Maharloo (TBM) Watersheds

نویسندگان English

Saharnaz Shokoohi Zadegan ¹

Hassan khosravi ²

Gholamreza Zehtabian ²

Tayebeh Mesbahzadeh ³

Esmaeil Heydari Alamdarloo ⁴

¹ Ph. D Student, Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, University of Tehran, Tehran, Iran.

² Professor, Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, University of Tehran, Tehran, Iran.

³ Associate Professor, Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, University of Tehran, Tehran, Iran.

⁴ Postdoctoral, Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, University of Tehran, Tehran, Iran.

چکیده English

Desertification and land degradation are fundamental environmental challenges in Iran's arid and semi-arid regions, severely affectingecological stability, water resources, and food security. This research was conducted with the aim oflong-term monitoring of desertification trendsand valuating ecological changes in two sensitivebasins the Gavkhouni wetland and the Tashk–Bakhtegan–Maharloo (TBM) watersheds during the period 2001–2022. To achieve this, MODIS Terra satellite data were utilized to derive the Normalized Difference Vegetation Index and Net Primary Productivity and subsequently, a composite Land Degradation and Development Index was calculated using a Euclidean distance–based modemodel. Temporal trend analysis of the LDDI at the pixel level was conducted using the non-parametric Mann–Kendall test. The results showed that more than 68% of the Gavkhouni Basin exhibited a significant negative trend in the LDDI, with index values below 0.4, indicating intense land degradation in the central parts of the basin including areas of Isfahan County as well as in the eastern and southern sections, particularly around Varzaneh, Hassanabad, Segzi, and eastern Naein., Areas that have experienced severe declines in NDVI and NPP due to the reduced flow of the Zayandeh-Rud River and the desiccation of the Gavkhouni wetland .In the Tashk–Bakhtegan–Maharloo (TBM) basin, the overall trend of the index was oscillatory yet relatively stable, such that approximately 42% of the basin covering the northern and western parts of the Zagros highlands, including Abadeh and Sepidan exhibited LDDI values between 0.6 and 0.8, reflecting comparatively more favorable ecological conditions.However, the lowland and central areas particularly around the Bakhtegan and Maharloo lakes exhibited the most intense of desertification. The spatial and temporal results of the LDDI indicated that this index can serve as an accurate tool for identifying critical areas of land degradation and for revealing ecological trends with high spatial resolution. These study can provide a scientific basis for water resources management, vegetation restoration, and environmental planning in Iran's arid and semi-arid landscapes.

کلیدواژه‌ها English

Desertification

Gavkhouni

Land Degradation

Tashk&‌‌‌ndash

Bakhtegan&‌‌‌ndash

Maharloo

حسینی، ز.، مظفری، م.، و فیجانی، ا. (1400). تأثیر تغییر کاربری زمین‌ و گسترش کشاورزی بر روی خشک شدن دریاچه‌های بختگان و طشک. پژوهش‌های زیرساختی عمرانی، (1)12، 65-53.

هادیان، ف.، جعفری، ر.، بشری، ح.، و سلطانی، س. (1392). پایش تأثیر بارش در تغییرات پوشش گیاهی با استفاده از تکنیک‌‌های سنجش از دور در یک دورة 12 ساله (مطالعة موردی: سمیرم و لردگان). مرتع و آبخیزداری، (14)4، 632-611.

Ataiee, H., and Fanaei, R. (2013). Identifying the trend of monthly and annual changes in the average temperature of Gavkhoni catchment during the statistical period of 1961-2010. Wetland Ecobiology, 5 (17), 31-46.

Bagheri, S., Zehtabian, G., Khosravi, H., and Heydari Alamdarloo, E. (2022). Investigating the trend of desertification changes in different land uses of Gavkhoni Basin using change vector analysis method. Desert Ecosystem Engineering, 10(33), 39-52.

BAKHSHANDEHMEHR, L., SOLTANI, S., and Sepehr, A. (2013). Assessment of present status of desertification and modifying the MEDALUS model in Segzi plain of Isfahan.

Bastin, J. F., Finegold, Y., Garcia, C., Mollicone, D., Rezende, M., Routh, D., Zohner, C. M., and Crowther, T. W. (2019). The global tree restoration potential. Science, 365(6448), 76-79.

Boali, A., Asgari, H. R., Behbahani, A. M., Salmanmahiny, A., and Naimi, B. (2024). Remotely sensed desertification modeling using ensemble of machine learning algorithms. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 34, 101149.

Camps-Valls, G., Campos-Taberner, M., Moreno-Martínez, Á., Walther, S., Duveiller, G., Cescatti, A., Mahecha, M. D., Muñoz-Marí, J., García-Haro, F. J., Guanter, L., Jung, M., Gamon, J. A., Reichstein, M., and Running, S. W. (2021). A unified vegetation index for quantifying the terrestrial biosphere. Science Advances, 7(9), eabc7447.

Chen, X., Wang, Y., Chen, Y., Fu, S., and Zhou, N. (2023). NDVI-based assessment of land degradation trends in Balochistan, Pakistan, and analysis of the drivers. Remote Sensing, 15(9), 2388.

Darabi, H., Moradi, E., Davudirad, A. A., Ehteram, M., Cerda, A., and Haghighi, A. T. (2021). Efficient rainwater harvesting planning using socio-environmental variables and data-driven geospatial techniques. Journal of Cleaner Production, 311, 127706.

Dastorani, M. (2022). Application of fuzzy-AHP method for desertification assessment in Sabzevar area of Iran. Natural Hazards, 112(1), 187-205.

Rahimabadi, P. D., Liu, B., Azarnivand, H., Malekian, A., and Damaneh, H. E. (2024). The nexus between land use/cover changes and land surface temperature: remote sensing based two-decadal analysis. Journal of Arid Environments, 225, 105269.

Duan, H., Wang, T., Xue, X., and Yan, C. (2019). Dynamic monitoring of aeolian desertification based on multiple indicators in Horqin Sandy Land, China. Science of The Total Environment, 650, 2374-2388.

Elnashar, A., Zeng, H., Wu, B., Fenta, A. A., Nabil, M., and Duerler, R. (2021). Soil erosion assessment in the Blue Nile Basin driven by a novel RUSLE-GEE framework. Science of the Total Environment, 793, 148466.

Eskandari Dameneh, H., Gholami, H., Telfer, M. W., Comino, J. R., Collins, A. L., and Jansen, J. D. (2021). Desertification of Iran in the early twenty-first century: assessment using climate and vegetation indices. Scientific Reports, 11(1), 20548.

Ghazali, S., Azadi, H., Kurban, A., Ajtai, N., Pietrzykowski, M., and Witlox, F. (2021). Determinants of farmers’ adaptation decisions under changing climate: the case of Fars province in Iran. Climatic Change, 166(1), 6.

Kang, J., Zhang, Y., and Biswas, A. (2021). Land degradation and development processes and their response to climate change and human activity in China from 1982 to 2015. Remote Sensing, 13(17), 3516.

Li, K., Feng, M., Biswas, A., Su, H., Niu, Y., and Cao, J. (2020). Driving factors and future prediction of land use and cover change based on satellite remote sensing data by the LCM model: a case study from Gansu province, China. Sensors, 20(10), 2757.

Masoudi, M., Jokar, P., and Pradhan, B. (2018). A new approach for land degradation and desertification assessment using geospatial techniques. Natural Hazards and Earth System Sciences, 18(4), 1133-1140.

Mesquita, D. P., Gomes, J. P., Junior, A. H. S., and Nobre, J. S. (2017). Euclidean distance estimation in incomplete datasets. Neurocomputing, 248, 11-18.

Mirmousavi, S. H. (2024). Analysis the effects of drought on water level changes in The Bakhtegan, Tashk and Maharlo lakes. Scientific-Research Quarterly of Geographical Data (SEPEHR), 33(130), 139-159.

Nasiri, A., Khosravian, M., Zandi, R., Entezari, A., and Baaghide, M. (2023). Analysis of physical changes in Fars province water zones related to climatic parameters using remote sensing, Bakhtegan, Tashk, Iran. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, 26(3), 851-861.

Salmani-Dehaghi, N., and Samani, N. (2019). Spatiotemporal assessment of the PERSIANN family of satellite precipitation data over Fars Province, Iran: N. Salmani-Dehaghi, N. Samani. Theoretical and Applied Climatology, 138(3), 1333-1357.

Salvati, L., and Zitti, M. (2008). Regionalising DPSIR: a multidimensional approach for estimating land degradation vulnerability. RIVISTA ITALIANA DI AGROMETEOROLOGIA, 13(1), 52-53.

Zaki, N., Torabi Haghighi, A., Rossi, P. M., Tourian, M. J., Bakhshaee, A., and Kløve, B. (2020). Evaluating impacts of irrigation and drought on river, groundwater and a terminal wetland in the Zayanderud Basin, Iran. Water, 12(5), 1302.

Zhou, Z., Ding, Y., Shi, H., Cai, H., Fu, Q., Liu, S., and Li, T. (2020). Analysis and prediction of vegetation dynamic changes in China: Past, present and future. Ecological Indicators, 117, 106642.