بررسی تاثیر تغییرات کاربری اراضی بر میزان فرسایش خاک با استفاده از مدل جهانی RUSLE طی بازه زمانی 2004 تا 2024 (مطالعه موردی: حوضه آبخیز قوری‌ چای)

نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

2 دانشجوی دکتری، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

10.22034/gp.2026.69434.3459

چکیده

هدف این پژوهش، برآورد میزان فرسایش خاک و تحلیل تغییرات آن طی یک دوره بیست‌ساله (2004-2024) در حوضه آبخیز قوری‌چای در استان اردبیل با استفاده از مدل جهانی فرسایش خاک اصلاح‌شده (RUSLE) می‌باشد. در این راستا، پنج عامل اصلی مدل شامل فرسایندگی باران، فرسایش‌پذیری خاک، طول و درجه شیب، پوشش گیاهی و اقدامات مدیریتی محاسبه و در محیط ArcGIS تلفیق شدند. داده‌های مورد استفاده شامل تصاویر ماهواره‌ای Sentinel-2 برای سال 2024، تصاویر TM لندست 5 برای سال 2004، مدل رقومی ارتفاعی 5/12 متر (ALOS PALSAR)، آمار بارندگی بیست‌ساله و نقشه بافت خاک ایران بودند. به‌منظور بررسی تغییرات کاربری اراضی، طبقه‌بندی نظارت‌شده با الگوریتم جنگل تصادفی در محیط Google Earth Engine اجرا شد و صحت طبقه‌بندی با ضریب کاپا ارزیابی گردید. نتایج نشان داد که طی دوره 2004 تا 2024 تغییرات چشمگیری در کاربری اراضی حوضه رخ داده است. اراضی دیم، آبی و مناطق مسکونی افزایش قابل‌توجهی یافته‌اند، در حالی‌که مراتع، جنگل‌ها و پهنه‌های آبی با کاهش مساحت روبه‌رو شدند. این تغییرات بیانگر فشار انسانی و بهره‌برداری ناپایدار از منابع طبیعی است. اجرای مدلRUSLE نشان داد که میانگین فرسایش سالانه خاک از 65/26 تن در هکتار در سال 2004 به 18/37 تن در هکتار در سال 2024 افزایش یافته است. علاوه بر افزایش مقدار حداکثری فرسایش، طبقات خطر نیز دستخوش تغییر شده‌اند، به‌طوری که مساحت اراضی با خطر کم و متوسط افزایش یافته و محدوده‌های با خطر زیاد و خیلی زیاد نیز هرچند به‌طور نسبی اندک، اما به‌صورت پراکنده در مناطق شیب‌دار و کوهستانی گسترش یافته‌اند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که تغییر کاربری‌های طبیعی به کاربری‌های انسانی، کاهش تراکم پوشش گیاهی و شدت گرفتن الگوهای بارندگی مؤثرترین عوامل در افزایش فرسایش خاک حوضه بوده‌اند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Assessing the impact of land-use changes on soil erosion using the global RUSLE model over the period 2004–2024 (Case study: Ghouri Chay Watershed)

نویسندگان [English]

  • Aghil Madadi 1
  • AmirHesam Pasban 2
1 Professor, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Ph.D Student, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran, Iran
چکیده [English]

The aim of this study is to estimate the amount of soil erosion and analyze its changes over a twenty-year period (2004–2024) in the Quri-Chay watershed in Ardabil Province using the Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE).

Methods: n this regard, the five main factors of the model, including rainfall erosivity, soil erodibility, slope length and steepness, vegetation cover, and management practices, were calculated and integrated within the ArcGIS environment. The data used included Sentinel-2 satellite images for 2024, Landsat 5 TM images for 2004, a 12.5 m digital elevation model (ALOS PALSAR), twenty years of rainfall statistics, and the soil texture map of Iran. To examine land use changes, supervised classification with the Random Forest algorithm was performed in the Google Earth Engine environment, and classification accuracy was evaluated using the Kappa coefficient.

Results: The results indicated that during the 2004–2024 period, significant changes occurred in the land use of the watershed. Rain-fed croplands, irrigated lands, and residential areas increased considerably, while rangelands, forests, and water bodies experienced a decline in area. These changes reflect human pressure and unsustainable exploitation of natural resources. The implementation of the RUSLE model showed that the average annual soil erosion increased from 26.65 tons per hectare in 2004 to 37.18 tons per hectare in 2024. In addition to the increase in the maximum amount of erosion, the erosion risk classes also changed. The areas with low and moderate risk expanded, while zones with high and very high risk, though relatively small, spread sporadically in steep and mountainous regions.

Conclusions: These findings reveal that the conversion of natural lands into human land uses, the reduction in vegetation density, and the intensification of rainfall patterns have been the most influential factors in increasing soil erosion in the watershed. T

کلیدواژه‌ها [English]

  • Random Forest
  • soil loss
  • Sentinel-2
  • GEE
  • Ghuri Chay watershed