بخشی از مقاله
چکیده
به منظور عدم گسترش آثار ناشی از بهره برداری های غلط از اراضی واز طرفی محدودبودن اراضی قابل استفاده،انسان متمدن امروزی ناچار به برنامه ریزی در امر استفاده صحیح از اراضی است. این برنامه ریزی باید به صورتی باشد که ضمن سود آوری، محیط و منابع طبیعی برای آیندگان نیز حفظ شود. این تحقیق به منظورارزیابی کیفی تناسب اراضی مرتعی به منظورچرای دام در دشت سبزوار واقع در استان خراسان رضوی با مدل منطق فازی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی - - GIS انجام شد. بهره وری دام از مراتع در سطح جهان مهمترین فعالیت انسانی است که موجب تخریب خاک و بیابان زایی میشود.
طبق مطالعات انجام شده سهم این بهره وری مفرط در تخریب اراضی بیشترین مقدار و 35 درصد می باشد. در ایران نیز چرای بی رویه از عوامل اصلی بیابان زایی عنوان شده است. در این تحقیق کلاس تناسب اراضی براساس مدل منطق فازی بدست آمد. توزیع کلاس های تناسب اراضی نشان می دهد که 96/52 درصداز اراضی مورد ارزیابی یعنی مساحتی معادل با 4898/58 کیلو متر مربع در کلاس N1 قرار می گیرد. طبق نتایج حاصل از نقشه منطقه مورد مطالعه 3/48 درصد از اراضی دشت سبزوار معادل مساحتی به مقدار 176/43 دارای کلاس تناسب S3یعنی این اراضی دارای محدودیت های نسبتاً شدیدی هستند که موجب کاهش بهره وری چرای دام می شود، بطور کلی این نواحی که در قسمت شمال و شمال شرقی قرار داردو تناسب آن برای بهره وری چرای دام کم می باشد.خوردار بوده و در این زمینه اشتباه در کاربری زمین می تواند منابع یک منطقه را به خطر اندازد.[3@
درکل استفاده نامناسب از اراضی و رشد بیرویه شهرها، افزایش سطح زیر کشت و چرای بی رویه، استفاده بهینه از اراضی را مورد توجه قرار داده است.مطالعات ارزیابی تناسب اراضی، استفاده بهینه و پایدار از هر زمین را ممکن میسازد. در ارزیابی کیفی تناسب اراضی، مشخصات اقلیمی، پستی بلندی خاک منطقه با نیازهای اکولوژیکی گیاهان مقایسه و بر اساس میزان تطابق آنها، تناسب کیفیشان تعیین میگردد .[5@ ایوبی و علیزاده[2@ نیز در مطالعهای، بررسی کیفی ارزیابی تناسب اراضی حوزه آبخیز مهر سبزوار را با استفاده از نمونه برداری نیم رخ خاک و تکنیک GIS به وسیله معادله ریشه دوم و شاخص اراضی انجام دادند. نتایج کلی ارزیابی آنها نشان داد که منطقه مورد مطالعه دارای تناسب زیادی برای بهره وری دام نبوده و این به دلیل بارندگی کم آن حوزه می باشد.
در برخی مناطق هم شیب و رخنمون سنگی و عمق کم خاک از عوامل محدود کننده و کاهش دهنده کلاس تناسب نهایی بودند. ازآنجایی که به کارگیری عملگرهای مبتنی برمنطق دو ارزشی بود، موجب نادیده انگاشتن حجم زیادی از اطلاعات مفیددرخلال فرآیندارزیابی اراضی می گردد، به همین دلیل خاکشناسان اقدام به کاربرد نظریه مجموعه ای فازی درارزیابی اراضی به منظور مدیریت منابع خاک و آب کردند . [6 @ امروزه سیستم اطلاعات جغرافیایی - GIS - نقش مهمی درخاکشناسی وارزیابی اراضی به منظور برنامه ریزی استفاده ازاراضی ایفامی کند. سیستم اطلاعات جغرافیایی توانایی تلفیق اطلاعات از مجموعه متنوع منابع به لایه های مکانی را دارد و به عنوان یک ابزار قادر است سیاست گذاران را در مسایل و مشکلات کشاورزی کمک شایانی نماید .[4@
کلمات کلیدی:تناسبکیفی، چرایدام، مدل فازی، سیستماطلاعاتجغرافیایی - GIS -
مواد و روش ها
مقدمه
توسعه و حفظ توان اکولوژیک زمانی محقق خواهد شد که به تناسب قابلیت ها و توانمندی ها از سرزمین استفاده شود. بر این اساس، شناسایی قابلیت ها و توانمندی های سرزمین پیش از بارگذاری فعالیت های گوناگون بسیار حائز اهمیت است. بنابراین تمرکز بر استعدادهای مختلف منابع طبیعی از اهمیت ویژه ای برمنطقه مورد مطالعه سبزوارازشمال بااسفراین،از مشرق با نیشابور از جنوب با شهرستانهای کاشمر و بردسکن و از مغرب با شهرستان شاهرودازاستان سمنان محدود شده است. براساس آخرین تقسیمات کشوری این شهرستان دارای پنج بخش به نام های مرکزی، روداب، خوشاب، داورزن و ششتمد است.
سبزوار در طول جغرافیایی 57 درجه و 43 دقیقه و عرض جغرافیایی آن 36 درجه و 12 دقیقه قرار دارد و ارتفاع آن از سطح دریا 950 متر و میزان متوسط بارندگی سالانه 330 میلی متر ومیانگین رطوبتی 43 درصد و جهت باد عموماشرق به غرب است. مقادیر شاخص تناسب برای چرای دام در هر یک از واحد های اراضی در منطقه مورد مطالعه شده براساس مدل منطق فازی با محاسبه ضریب تعیین ارائه شده توسط ناش وساچلیف[8@ بر اساس رابطه زیر قابل مقایسه می باشد. به منظورارزیابی و برآورد درجه شاخص های اراضی و کلاس تناسب اراضی براساس مدل منطق فازی خصوصیات مهم اراضی که برای بهره وری چرای دام موردنیاز است جمع آوری می گردد.
سپس انطباق این شاخص ها بانیازمندی چرای دام مشخص می شود. بدین منظوراز جداول استاندارد سایس و همکاران[9@ استفاده می شود، در نهایت درجات شاخص اراضی و شاخص اقلیمی که از قبل محاسبه شده است. را براساس مدل منطق فازی به منظور تعیین درجه نهایی تناسب سرزمین ترکیب می کنیم. جدول - - 1 نیاز های فیزیکی تیپ بهره وری چرای دام در مراتع مناطق مورد مطالعه سبزوار آمده است که کیفیت اراضی در این تحقیق شامل فاکتورهایی از قبیل قابلیت دسترسی به رطوبت، شرایط فیزیکی خاک برای ریشه دهی، خطرشوری و سدیمی بودن خاک، فرسایش پذیری خاک، قابلیت دسترسی دام به مرتع برای چرا، قابلیت دسترسی دام به آب شرب بوده که هر کدام توسط دو یا چند عامل بررسی شده اند. در نهایت تناسب اراضی بر اساس مدل های پارامتریک و منطق فازی انجام شد.
در شکل های - 1، 2، 3، - 4 که از نرم افزار متلب حاصل شده است،توابع عضویت که بوسیله منطق فازی از این نرم افزار - - Matlab استخراج گردیده از تاثیر عوامل تاثیر گذار در مدل منطق فازی ایجادگردیده که به ترتیب شامل میزان هدایت الکتریکی خاک های موردمطالعه و LI که برای هر کدام دارای 5 تابع عضویت می باشد. یک تابع عضویت یک منحنی است که میزان درجه عضویت المانهای مختلف را به یک مجموعه نشان میدهد و مقداری در محدوده صفر تا یک اختیار میکند .[1@ بر همین اساس انواع توابع عضویت توسط محقیقن مورد استفاده قرار گرفتهاست. تنها شرطی را که یک تابع تناسب اراضی S1' … ' 12 برای هر کدام از خصوصیات اراضی میبایست تعیین گردد.
چنین توابعی درجه تعلق هر کدام از مشخصات اراضی را به کلاسهای مختلف تناسب مشخص میسازند. چنانچه مقدار یک خصوصیت کاملا متعلق به کلاس تناسب اراضی مورد نظر باشد، در آن صورت مقدار تابع عضویت مساوی یک و در صورتی که متعلق به آن کلاس نباشد، برابر با صفر خواهد بود. در شرایطی که خصوصیت مورد نظر تا حدودی به کلاس مربوط تعلق داشته باشد،
مقدار و درجه عضویت از طریق تابع عضویت تعیین میگردد[7@ ازنتایج این روش این است که، نه تنها کلاس غالب تناسب اراضی رامشخص میسازد، بلکه درجه تعلق واحد اراضی مورد نظر را به دیگرکلاسهای تناسب اراضی تعیین مینماید.
یکی دیگر از محاسن روشهای تجزیه و تحلیل مبتنی بر نظریه فازی، انطباق بیشتر نتایج باماهیت پیوسته و در عین حال مبهم پدیدههای طبیعی است.گرچه نتایج حاصل از این مطالعه در توافق عمومی با مطالعات [10@و [11@، مبنی بر کارآمدتر بودن روش فازی است، لیکن در بررسی محمدی و گیوی [6@ در ارزیابی تناسب اراضی منطقه فلاورجان اصفهان برای گندم آبی، از روش جدید تناسب اراضی، بر پایه نظریه مجموعههای فازی استفاده کردهاند. در این تحقیق به منظور مقایسه و بررسی کارایی روش طبقهبندی فازی تناسب اراضی، نتایج حاصل از روش پارامتریک بانتایج این روش مورد مقایسه قرار گرفت. در روش پارامتریک یک درجهبندی کمی به هر مشخصه زمین اختصاص داده میشود.
اگر مشخصهای برای گیاه مورد نظر کاملا مطلوب باشد، حداکثر 100 به آن تعلق میگیرد، و در صورت داشتن محدودیت،درجه کمتری به آن داده میشود. درجههای اختصاص یافته بعدا درمحاسبه شاخص زمین به کار می روند. در روش پارامتریک کلاسهای تناسب اراضی به صورت گروههای کاملا مجزا و گسسته تعریف شده و توسط حدود مشخص و ثابتی از یکدیگر تفکیک میشوند. بدین ترتیب، واحدهای اراضی که دارای تناسب بینابین باشند، تنها و تنهامیتوانند مشخصات یکی از کلاسهای از پیش تعریف شده تناسباراضی را اختیار نمایند. برای رفع این اشکال، به منظور تعیین تناسب این نوع از واحدهای اراضی، در این پژوهش از روش جدید تناسب عضویت باید داشتهباشد این است که مقدار آن بین 0 و 1 باشد.
همانگونه که در شکل 2 مشخص شده می بنید که مقدار توابع بین صفر و یک متغییر می باشد. آنچه توسط زاده پیشنهاد شد، عبارتست از عضویت در یک مجموعه نه تنها بصورت صفر - غیرعضو - و یک - عضو بودن - ، بلکه به شکل مقادیر بین صفر و یک است، که بیانگر درجه عضویت و متعلق بودن به کلاس میباشد. تابعی که درجه عضویت به یک مجموعه را بیان میکند اصطلاحا تابع عضویت نامیده میشود [7@و [12@ بدین ترتیب درجه اهمیت هر کدام از خصوصیات اراضی را میتوان توسط این تابع به گونهای تعریف نمود که برای مهمترین مقدار عددی یک و برای کم اهمیتترین مشخصه، مقدار صفر رااختیار نمود. به منظور ارزیابی اراضی، توابع عضویت کلاسهای مختلف اراضی که بر پایه نظریه مجموعههای فازی بنا شده، استفاده گردید.
نتایج و بحث
توصیف آماری برخی خصوصیات خاک از قبیل میزان اسیدیته، عمق خاک، میزان رس، سیلت و شن در نقاط مورد مطالعه در منطقه سبزوار در جدول - - 3-9 آمده است که بیشترین دامنه تغییرات مربوط به سنگریزه می باشد. در این تحقیق برای خصوصیات دخیل در ارزیابی که دارای طبیعت پیوسته بوده اند، از تکنیک زمین آماری استفاده شده است. پس از استخراج مدل های واریوگرافی مناسب و تعیین پارامترهای مدل، در محیط GIS به کمک تکنیک میان یابی گریجینگ مقادیر خصوصیات خاک تعیین شد.نتایج شاخص های اراضی برای چرای دام که به تفکیک سری های خاک به منطقه تعمیم داده شده است، نشان می دهد که دامنه تغییرات درجه تناسب اراضی برای چرای دام در منطقه سبزوار براساس مدل منطق فازی از 33/3 تا 46/8 متغیر بوده و سری خاک 3 و 6 در کلاس تناسب کم S3 و دیگر سری های خاک دارای محدودیت خیلی شدید قابل اصلاح می باشد و در کلاس تناسب N1 قرار می گیرند.
همانطور که درشکل - - 1 مشاهده می شود تناسب کیفی اراضی برای مراتع بر اساس مدل منطق فازی این اراضی در دو کلاس تناسب S3 و N1 قرار می گیرند. توزیع کلاس های تناسب اراضی نشان می دهد که 96/52 درصداز اراضی مورد ارزیابی یعنی مساحتی معادل با 4898/58 کیلو متر مربع در کلاس N1 قرار می گیرد، در واقع این مقدار مساحت از اراضی مورد ارزیابی بر اساس مدل منطق فازی برای بهره وری چرای دام دارای محدودیت هایی است که شاید در آینده برطرف شوند ولی به دلیل هزینه های زیاد و کمبود اطلاعات در حال حاضر برطرف شدنی نیست .[4@ طبق نتایج حاصل از نقشه منطقه مورد مطالعه 3/48 درصد از اراضی دشت سبزوار معادل مساحتی به مقدار 176/43 دارای کلاس تناسب S3 یعنی این اراضی دارای محدودیت هاینسبتاً شدیدی هستند که موجب کاهش بهره وری چرای دام می شود، بطور کلی این نواحی که در قسمت شمال و شمال شرقی قرار دارد و تناسب آن برای بهره وری چرای دام کم می باشد.
