当前世界环境

介绍

被定义为肥沃和生产土地的变化进入非生产的沙漠地区，荒漠化仍然是世界上最干旱，半干旱和潜水地区的主要环境问题（Droegne，1977; Unccd，1994; Herrmann和Hutchinson，2005）。荒漠化可能来自各种自然和人类相关因素，如风或/和水侵蚀，植被覆盖和水资源的破坏，水涝，土壤盐渍化和碱化等（迦南萨斯，1977; Mainguet，1994; Blum，1998; Krishan等，2009）。在这些因素中，诸如城市化，过度繁华，过度培育，排出不良灌溉系统，森林砍伐等的不可持续人类活动目前被认为是加速荒漠化进程的最重要因素（Barbero-Sierra等，2013;Bo等，2013）。除了这些直接影响之外，人类活动也可能间接促进荒漠化，例如通过影响气候等环境因素（迦乙仓，1977; Khosravi，2004）。

《联合国防治荒漠化公约》(UNCCD)是唯一一个具有国际法律效力的组织，它通过国家行动计划提供防治荒漠化和减轻干旱影响的战略，这些行动计划包括国际合作和伙伴关系安排支持的长期战略。为了评估不同地区的沙漠化风险，已经开发了几种模型，并开展了大量研究，其中大多数是专门针对特定地理区域的(Santinia et al.， 2010)。为了将这些模型发展到当地感兴趣的地区，有必要重新调查并调整它们以适应当地环境(Geeson et al.， 2002)。

在过去的几十年中，由于干旱，不可持续的土地利用，越来越多的土地和水资源压力，伊朗许多地区都受到激烈的荒漠化（Amiraslani和Dragovich，2011）。在这项研究中，我们使用地中海荒漠化和土地利用（MEDALUS）项目来评估和地图位于伊朗北部的流域的荒漠化敏感性。在这个项目中，该重点主要涉及地中海环境，其中土壤侵蚀物理损失，以及土壤养分状况的相关丧失被确定为主导问题（Brandt和Thornes，1996; Geeson等，2002; Arar etAl。，2009）。The MEDALUS project is a popular GIS-based technique which computes an index, such as the Environmentally Sensitive Areas (ESAs) index containing several environmental (e.g. climate, soil vegetation) and anthropogenic (e.g. management) parameters (Kosmas et al., 1999). The indicators selected to evaluate the sensitivity to desertification can provide an overview for evolution of ecosystems and environments, which can be applied as efficient tools for decision-making and planning (Basso et al. 2000). Results of this study would provide a map of desertification sensitivity exhibiting the area of degraded land, process type, dominant indicator involved, and intensity classes of desertification.

材料和方法

研究区域

Chehel-chai河是位于伊朗东北部Golestan省的Gorganrood河的最大支流之一。这条河的排水面积约为250公里²从55°23´E到55°38´E，从36°59´N到37°13´N(图1)。

图1:Chehel-chai分水岭的位置 点击此处查看数字

该流域的高程范围为190至2570米（A.S.L）和平均斜率为45.82％。石灰石形成，冲积沉积物附近的溪流和第四纪沉积地层，黄土，占据了研究区低地的潜在地质。该地区拥有地中海气候，夏季温暖，温带温带和温带冬季。坠落主要在冬季和春天的平均降水量约为750毫米。因此，河流在冬季和春季的河流中具有相对高的放电，但夏季和秋季较低。森林（60％）和农作物（40％）是流域的主要土地（图2）。

图2:Chehel-Chai流域的看法 点击此处查看数字

方法

我们使用MEDALUS方法，稍加修改，利用环境状态和响应指数来绘制荒漠化脆弱地区的地图(Geeson et al.， 2002, Kosmas et al.， 1999)。该方法已作为荒漠化关键指标手册和荒漠化环境敏感地区地图绘制(Kosmas等人，1999年)。

根据其适用性和对环境的过程,在Chehel-Chai流域荒漠化评价的风险在区域范围内通过定义水平的基础上,一些参数或指标的五类,包括气候、植被、土壤、水的侵蚀,并通过实地调查和空间数据进行管理。每个参数都是根据其对沙漠化进程的影响和贡献加权的。

该方法所需的所有数据都是从以前的研究中获得的，或从实地取样中计算或收集的(表1)。然后将这些数据引入GIS系统，以计算所需的指标，并可视化研究区域的荒漠化地图(Rafiei Emam, 2003)。

为了建立严重程度的相对规模，选择具有临界条件的那些阈值来规范化输出，然后使用研究区域中的土地加权结果（Al-Adamat等，2003）。最后，通过将所有这些指标集成为研究区域的荒漠化风险的代表获得了通过整合所有指标获得的单一指标。

表1：储荒指示符和欧安岛模型用于卡切尔 - 柴荒漠化地图的可视化模型 点击此处查看表格

通过各种参数（指标）的模型考虑了五个一般指数（质量指标）（表1）。为了计算各个指标，对该地区的水文，地貌，腐蚀和土壤和植被覆盖特征进行了详细研究。各个指标及其分数的详细信息已经总结在表2,3,4,5和6中。

表2：分配了类和相应的重量 用于计算水侵蚀指数（WAEI） 点击此处查看表格

表3：类和相应的权重分配 用于计算植被质量指数(VQI) 点击此处查看表格

表4：类和相应分配的权重 用于计算土壤质量指数（SQI） 点击此处查看表格

表5:为计算气候质量指数分配的类别和相应的权重

表6：类和相应分配的权重 计算管理质量指数（MQI） 点击此处查看表格

最终指数中荒漠化的风险被分类为不同的课程（表7）。

表7:定量分数和五大指数的定性阶级

对于每个索引，基于因子缩放技术分配了1，如良好状态和2，作为恶化条件的分数。此外，当测量不适合某个区域或未归类的位置时，将分配零值。在大多数情况下，范围为1到2的线性函数（极值）表示指标（得分）的变化。虽然在一些特定情况下，可能是非线性变化。根据下面的公式获得层内的每个基本单元的每个基本单元的质量指数值，作为单指数的分数的几何平均值：

指数- X =[(层- 1)×(层- 2)……(层- n))^{1 / N.}

其中index - x是一个给定的索引，Layer是每个索引的指标，N是每个索引的指标个数。

5个质量指标采用ArcGIS软件v. 9.3作为各单项指标的几何平均值进行计算。各指标在沙漠化中的重要性用以下公式确定:

iii)土壤质量指数(SQI) =(土壤质地×岩屑×土壤深度×排水×坡度×母质×土壤性质)^1/7

根据修正后的模型得到上述指标的分布图，并将绘制的分布图相乘，得到最终的荒漠化图。在这里，每个指标的值是由其指标的几何平均值计算出来的。最后，通过计算5个指标的几何平均值来确定荒漠化强度:

DM = Waei×VQI×SQI×CQI×MQI）^1/5

其中DM为荒漠化制图，其他缩写与上述5个公式相同。

各等级沙漠化敏感性强度范围如表8所示。

为了更好地明确每个脆弱和关键级别之间的界限，他们被分为三个亚组，从1的低灵敏度到2的高灵敏度。

表8:沙漠化敏感性的分类 对现有ESAs的研究 点击此处查看表格

结果

ESAs模型提供的不同指标对沙漠化的敏感性图见图3。

图3：水侵蚀指数（a）地图，植被 质量指数（b），土壤质量指数（c），气候质量 指标(d)和管理质量指标(e) 点击此处查看数字

每个索引的几何平均值和定性等级的指标也被概述在表9和10中。

表9:几何平均和班级 与每个指数相关的指标。 点击此处查看表格

对柴柴流域沙漠化指数的分析表明，土壤质量指数是研究区沙漠化的主要问题，其几何平均为1.57，表明沙漠化等级很高。植被数量指数加权平均值为1.53，是影响研究区沙漠化的第二大因素。

表10：指数的定量值和定性类别的几何平均

基于五个研究指数，在当前雕像的荒漠化风险方面对频率分布类的评估表明，与ESA表（表9）相比，所有研究区的定量值的平均重量为1.32，这意味着该区域具有荒漠化类脆弱（2级）（图4）。

图4：面积敏感荒漠化的特征 在chehel-chai有一整套补充索引 点击此处查看数字

此外，结果表明，56.05％的区域适合“缺席的阶级”，没有荒漠化的迹象。该地区的2.43％被分配在低阶层，这意味着土地退化对其产生了一些影响。该区域应被视为敏感区域。该地区的2.43％分配在荒漠化具有明显效果的中等阶级。最后，该地区的39.39％被分配给高级荒漠化。这些领域主要位于该地区的南部和西南部，对荒漠化密切敏感（图5）。

图5：Chehel-Chai频级荒漠化 点击此处查看数字

讨论

本研究采用MEDALUS方法对Chehel-Chai流域沙漠化风险进行了评估。ESAs模型是一种非常有利和用户友好的模型，可用于确定不同等级的荒漠化脆弱地区(Arar et al. 2009;勃兰特和索恩斯，1996)。这个模型已经经常提出比其他方法更有用,因为它的准确性,特定的层权重,利用地理信息系统地图覆盖,使用几何平均算术而不是一个或最后沙漠化的总和来计算指数和表示地图(布兰德和刺1996;Basso et al. 2000)。

这个Chehel-Chai流域被认为暴露于荒漠化的高率，使得超过57％的总面积的eSAs值超过1.5。这归因于由于未经强调的人类活动，植被表面的低质量和低质量的土壤而导致包括土地弱化和降解的因素的组合。低质量的植被表面主要在该地区的南部主要发生，但向上移动到北部零件，代表研究区域植被的持续下降。人口不断增长，环境污染，森林火灾，农业和过度划血的自然土地的剥削的因素是荒漠化和土地退化的主要因素（Brandt＆Thornes 1996; Breckle等，2002; Hostert等人2003; Geist和Lambin 2004; Yassoglou和Kosmas 1997）。虽然近几十年来，气候变化也被视为导致生态系统生物量快速衰落的主要因素，并导致半干旱生态系统（Nicholson 2002; Allen等人2003）。

研究结果表明，GIS的应用有助于荒漠化风险区域的评估，在未来的研究中，GIS可以节省时间，提供精度和可靠性。该系统作为荒漠化脆弱性地图提供了荒漠化状况的总体概况(Chenchouni et al.， 2010)。这一方法将有助于决策者制定在敏感土地上防治荒漠化的最佳指导方针。当然，还需要进行一些其他详细的研究，以识别对沙漠化最敏感的地区。人类因素似乎是目前影响哲柴盆地沙漠化最重要的因素，因为该地区不存在降雨不足、干旱期延长、极端温度和蒸发、盐分和土壤碱度等环境限制。气候变化对荒漠化的影响在干旱和半干旱地区更为明显。森林砍伐和森林向雨养地的转变是研究区土地退化和荒漠化进程的主要原因之一。当然，其他自然因素如气候因素如风暴、早期寒冷、干旱、地质因素如山体滑坡(大规模侵蚀)等也对流域森林的破坏起着作用。

流域土地利用管理不当会对现有资源产生不良影响。优化土地利用是实现可持续发展和减少资源浪费最有效的策略之一(Jalili et al.， 2007)。根据适当管理规划的潜力使用土地可以减少土地的破坏和损失(Chapi, 1997年)。

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