بخشی از مقاله
چکیده
یکی از مهمترین عوامل موثر در مدیریت بهرهبرداری از مراتع، آگاهی از میزان تولید علوفه آن می باشد. ارائه روشی دقیق، سریع و کم هزینه برای تعیین تولید گیاهان مرتعی یکی از اهداف بوم شناسان به ویژه مرتعداران است که همیشه علاقمند به دانستن میزان تغییرات این ویژگی گیاهی هستند. به منظور تعیین چگونگی مدیریت بهینه و پایدار مراتع در این تحقیق مدل پیشبینی تولید مرتع با استفاده از مدل SWAT در حوزه آبخیز گرگانرود تعریف و مورد ارزیابی قرار گرفت. بدین منظور داده های هواشناسی و نقشههای رقومی کاربری اراضی ، خاک و مدل رقومی ارتفاع منطقه تهیه شد سپس مدل در دوره زمانی 30 ساله اجرا گردید. در فرایند شبیهسازی، حوضه آبخیز گرگانرود به 47 زیر حوضه تقسیم گردید و نتیجه به صورت نقشه ارائه گردید که برای هر زیرحوضه یک مقدار تولید محاسبه گردیده است.
- 1 مقدمه
یکی از مباحث اساسی در مدیریت صحیح مراتع اندازهگیری تولید است. Vermeire et al., - 2002 - [2] Hughes - 1987 - [1] Flombaum & Sala - 2007 - [3] و ارزانی [4] - 1383 - عقیده دارند به دلیل تاثیر تولید در ظرفیت چرای مراتع، اندازه گیری آن ضروریست. Ahmed et al., - 198l - [5] نیز تولید را بعنوان مهمترین فاکتور برای مدیریت مرتع معرفی میکنند. اهمیت تولید در مدیریت مرتع باعث شده که کارشناسان همواره در جست و جوی شیوه های مناسب اندازه گیری این عامل باشند.اثرات متقابل فرایندهای اکولوژیکی و محیطی به کمک مدلسازی پیوسته قابل بررسی است. این شناخت در امر بررسی تغییرات پوشش گیاهی و اثرات آن بر منابع آبی و خاکی کمک قابل توجهی میکند.
کاربرد مدلهای مفهومی از زمان شروع مطالعات مراتع میباشد، اما از سال 1960 میلادی که ابزار کامپیوتر به آسانی در دسترس قرار گرفت، توسعه گسترده مدلهای کمی و کیفی هم اتفاق افتاد. در دهه 1980 تمایل زیادی برای توسعه سیستمهایی بر مبنای سامانههای تصمیمگیری چند منظوره - DSS - به وجود آمد. در ابتدا بسیاری از اینها، مدلهای شبیهسازیِ موجود با نرمافزارهای برنامهریزی شده ویژه بودند. همان طور که از اسم آنها مشخص است، این سامانهها قادر به کمک برای تصمیمگیری بوده و اغلب مدلهای زیست فیزیکی به منظور ارزیابی گزینهها استفاده میگردیدند - عظیمی، [.6] - 1392 در دهه 1990 گروهی از مدلهای اکولوژی و کاربردی در زمینه علوم مرتع و مرتعداری شامل مدلهای خطی و غیرخطی به منظور توصیف و تحلیل پوشش گیاهی شکل گرفتند.
این مدلها دارای کاربرد وسیع و قابل ارائه در مناطق دشتی، علفزارهای کوهستانی و مناطق دینامیک و پویا در منطقه استپی و نیمه استپی بودند اما نمیتوانستند به طور کامل تغییرات پوشش گیاهی را توصیف نمایند همچنین از اشکالات عمده این مدل ها عدم واسنجی و اعتبارسنجی آنها بود. امروزه بوم شناسان تأکید زیادی بر بکارگیری مدلهای کمی و پیوسته بر اساس در نظر گرفتن فرآیندهای موجود و در نظر گرفتن روابط بین آنها در طبیعت دارند. به همین منظور مدلهای اکولوژیکی و اکوهیدرولوژیکی متعددی تهیه و تدوین گردیدند. این مدلها در مقیاسهای وسیعی به کار برده می شوند و اغلب آنها به اطلاعاتی در زمینه اقلیم، خاک و پوشش گیاهی نیازمندند و در تعدادی از آنها عدم وجود اطلاعات کافی و مورد نیاز موجب شده که مدل دارای کاربردهای محدودی باشد.
از جمله این مدلها می توان به موارد زیر اشاره کرد؛ مدل سه بعدی رشد چراگاه - Carter et al., 2003 - [7]، مدل شبیهسازی چرا ,Mohtar et al ., 2000 - [8] مدل خاک, آب, اتمسفر و گیاه Singh et al., 2006 - [9] و مدل ارزیابی سیاستهای کشاورزی و زیست محیطی - Liu et al., [ 10] - 2007 a این مدلها اگرچه در شبیهسازی فرایندهای رشد گیاه و هیدرولوژی موثر و قوی میباشند اما محدودیت کلیدی آنها نیاز داشتن به حجم اطلاعات گسترده اقلیم، پوشش، خاک و حوداث طبیعی میباشد لذا برای اجرای مدل باید همه پارامترهای مورد نیاز موجود باشد همچنین در برخی از این مدلها محدودیتاصلیِ مدل عدم دسترسی به برنامه مدل و کاربرد سخت و پیچیده آن برای کاربر میباشد.
مدل ارزیابی آب و خاک - - SWAT یک مدل جامع و کامل در مقیاس حوزه آبخیز است که توسط سازمان تحقیقات کشاورزی آمریکا در سال 1998 برای پیشبینی تاثیر روشهای مدیریتی متفاوت بر جریان، رسوب، تولید گیاه و بیلان مواد شیمیایی در حوزههایی با خاک، کاربری اراضی و شرایط مدیریتی متفاوت برای دورههای زمانی طولانی ارائه شدهاست - et al.,2011 Neitsch - [11] این مدل شامل برنامههای گستردهای است که از چندین نوع مدل پشتیبانی میشود.
همچنین هر ساله نشستهایی در خصوص تحقیقات صورت گرفته با این مدل، انجام میشود و ابهامات یا نواقصهای موجود توسط گروه توسعه دهنده مدل برطرف میگردد. ازآنجایی که یکی از ویژگیهای این مدل حالت منبعبازِ کدهای مدل است، گروه توسعه دهنده مدل تاکنون توانستهاند تعداد زیادی از مدل ها با قابلیتهای دقیقتر در یک زمینه خاص را به این مدل اضافه نمایند و برای برآورد دقیقتر یک عامل، ارتباطی بین مدل ارزیابی آب و خاک - - SWAT و سایر مدلها برقرار کردهاند؛ به عنوان مثال قابلیت ارتباط این مدل با مدل ارزیابی تاثیر فرسایش بر عملکرد محصول و ارزیابی سیاستهای کشاورزی و زیست محیطی به منظور مطالعات دقیقتر پوشش گیاهی شایان ذکر میباشد.
عظیمی و همکاران - 1392 - در تحقیق خود به منظور براورد تولید در حوزه آبخیز حبله رود واقع در استانهای تهران و سمنان از مدل SWAT استفاده کردند. این حوزه باتوجه به شرایط آب و هوایی نیمه خشک تا خشک شامل سه ناحیه اکولوژیکی - نیمه استپی، استپی و بیابانی - میباشد. مدل SWAT تغییرات تولید شبیه سازی شده در منطقه نیمه استپی را 0/3-0/5 در منطقه استپی 0/15-0/26 و در منطقه بیابانی 0/033-0/1 تن در هکتار نشان داد.
Faramarzi [ 12]et al., 2010در مطالعه خود تحت عنوان شبیهسازی تولید گندم و آب زراعی در ایران با استفاده از مدل SWAT مشخص نمودند که آگاهی از روابط و نسبتهای آب و تولید زراعی محصول گندم در سراسر کشور به منظور تولید پایدار امری ضروری میباشد و از این مدل به منظور آنالیز چندین سیاست برای بهبود سیستم کشاورزی در ایران استفاده شد که شامل افزایش کمی تولید غلات از طریق استفاده کارامدتر از منابع آب و خاک، توسعه فعالیتهای مرتبط با رطوبت خاک و بهینهسازی استعمال کود میباشد. . لذا با توجه به اهمیت آگاهی از میزان تولید علوفه و نقش کلیدی آن در برنامه ریزی و مدیریت مرتع در این تحقیق کاربرد مدل SWAT در شبیهسازی تولید گیاهان مرتعی در مراتع حوزه آبخیز گرگانرود مورد بررسی قرار گرفتهاست.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه
حوزه آبخیز گرگانرود با مساحت 10197 کیلومتر مربع یکی از حوزههای شمال شرق کشور بوده و یک سوم آن از مرتع تشکیل شده است. حوزه در محدوده مختصات جغرافیایی طول شرقی 54 10 تا 56 26 و عرض شمالی 36 35 تا 38 15 محصور گردیده است. - شکل - 1که بخش وسیعی از آن در استان گلستان واقع میباشد. این حوزه از جنوب مشرف به سلسله جبال البرز شرقی، از شرق به کوههای آلاداغ و گلیداغ، از شمال به حوزه آبریز اترک و از غرب به دریای خزر و حوزه آبخیز قرهسو محدود میشود.
دامنه ارتفاعی 132 تا 2133 متر، بارندگی متوسط سالیانه 496 میلیمتر و دمای متوسط آن 17/8 درجه سانتیگراد میباشد. حوزه آبخیز گرگانرود از لحاظ اقلیمی بسیار متنوع بوده و بر طبق طبقه بندی دومارتن این حوزه دارای اقلیم های مرطوب، نیمه مرطوب، مدیترانه ای، نیمه خشک و خشک می باشد .همچنینعموماً در کلیه مناطق حوزه ماههای آذر، دی خصوصاً بهمن و اسفند مرطوب ترین و خرداد لغایت شهریور خشک ترین ماههای سال می باشد.
