به گزيني كاربري اراضي با رويكرد خدمات اكوسيستم به كمك برنامه ريزي خطي

Optimizing land-use allocation with respect to ecosystem services using linear programming

در سال هاي اخير اقداماتي جهت استفاده از سنجش خدمات اكوسيستم در بهينه يابي كاربري اراضي انجام شده است، به اين معني كه به گزيني كاربري ها در منطقه بر اساس مقادير تغيير در خدمات اكوسيستمي انجام مي گيرد. مطالعه حاضر به صورت نمونه به بررسي چگونگي انجام به گزيني كاربري ها با توجه به تغيير در ميزان فرسايش خاك و قابليت نگهداشت آب به عنوان دو مورد از خدمات اكوسيستم بر پايه برنامه ريزي خطي در واحدهاي كاري سرزمين مي پردازد. منطقه مورد مطالعه بخش كوچكي از شهرستان گرگان است. در اين ديدگاه به كاربري هاي مختلف به عنوان اكوسيستم هاي متفاوتي با قابليت نگهداشت آب و حفظ خاك متفاوت، توجه شده است. تابع هدف مورد استفاده در به گزيني بر اساس معيار فرسايش خاك نوشته شده و محدوديتي كه در تقابل با آن است نيز ميزان نگهداشت آب در هر يك از كاربري ها است. براي اين منظور از سامانه پشتيبان مديريت اراضي LUMASS استفاده شده است. در اين مطالعه تخصيص بهينه كاربري ها در قالب دو سناريو انجام شد. در هر دو سناريو هدف آن بود كه ميزان فرسايش خاك كل منطقه نسبت به شرايط پيش از به گزيني كاهش يابد. در سناريوي اول، هدف كاهش بيش از 50 درصد در مقدار فرسايش خاك بدون هيچ محدوديتي در خصوص مساحت كاربري ها بود در سناريوي دوم تلاش شد كه تا حد امكان مقدار مساحت كاربري كشاورزي در حد فعلي باقي بماند. نتايج نشان داد كه مقدار فرسايش خاك در سناريوي اول و دوم به ترتيب كاهشي 61 درصدي و 10 درصدي در مقايسه با شرايط قبل از به گزيني نشان مي دهد. در هر صورت، انتخاب بهترين شكل به گزيني بستگي به رويكرد مديريتي و شرايط كل منطقه دارد. اين مساله كه حفظ، كاهش و يا افزايش كدام كاربري به نفع كل منطقه است و يا چه مقدار كاهش در فرسايش كل منطقه و يا هر تغييري در ساير معيارها در تابع هدف بايد مد نظر قرار گيرد، همگي مسائلي است كه در نتيجه به گزيني تاثيرگذار است.

Nowadays, there is a growing interest in the issue of ecosystem services and the impact of human activities on them. Unfortunately, in many cases humans have followed economic development without paying due attention to ecosystem services. Hence, many negative changes in ecosystem services have been brought about by inappropriate land-use change and management practices. Parallel with these negative trends, quantifying and mapping ecosystem services and incorporating them into the land-use optimization process has also witnessed a lot of development. As such, ecosystem services have opened their way into the land use planning and management process. This study attempts to examine how land-use allocation using linear programming can be enhanced with respect to soil erosion potential and water supply as two quintessential ecosystem services. The case study is located in a small part of Gorgan Township. Land-use categories have been considered as different ecosystems with different capabilities for water supply and soil erosion control. The objective function used for the linear programming was based on soil erosion potential and water supply in each parcel of land. To implement the study, the land-use management support system LUMASS was used. The process was done in two scenarios to minimize the amount of soil erosion in comparison with the current situation. The aim of the first scenario of land-use allocation was a decrease of more than 50% in the amount of soil erosion without limiting the area of land-use categories. For the second scenario, we attempted to allocate land-use with the aim of keeping the area of agriculture as close as possible to it's current coverage. Our results show that the amount of soil erosion in the first and the second scenario have respectively decreased by 61% and 10% in comparison with the non-optimizated situation. However, the best configuration of the land-use depends on the management goals. In this context the primary concern is that which land-use categories must be kept, decreased or increased in area to gain more overall benefit. Evidently, the desired decrease in soil erosion or appropriate changes in other criteria affect the results of land-use allocation.