نشریه محیط زیست طبیعی

نشریه محیط زیست طبیعی

تحلیل مکانی اثر گسترش اراضی کشاورزی بر خدمات اکوسیستمی در منطقه حفاظت‌شدة کویر با استفاده از مدل InVEST

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
امیر معمارزاده کیانی
محمد جواد امیری
احمد نوحه گر
گروه برنامه‌ریزی و مدیریت و آموزش محیط زیست، دانشکدۀ محیط‌زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران.
10.22059/jne.2026.408430.2871
چکیده
فرآیند تغییر کاربری اراضی، به‌ویژه گسترش و رها‌سازی اراضی کشاورزی، یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر تغییرات کمی و کیفی خدمات اکوسیستمی در اکوسیستم‌های آسیب‌پذیر خشک و فراخشک محسوب می‌گردد. هدف این پژوهش، تحلیل مکانی اثر گسترش اراضی کشاورزی بر خدمات اکوسیستمی در منطقة حفاظت‌شدة کویر است. بدین‌منظور، تغییرات پوشش/کاربری اراضی برای دو مقطع زمانی 1986 و 2020 بر اساس تصاویر ماهواره‌ای Landsat استخراج و تحلیل گردید. سپس با استفاده از مدل InVEST و تحلیل‌های مکانی در محیط GIS، سه خدمت اکوسیستمی شامل نگهداشت خاک، کیفیت زیستگاه و تولید آب مورد بررسی و تفسیر قرار گرفت. نتایج نشان داد که طی دورة موردمطالعه، حدود 3804 هکتار از اراضی مرتعی و بوته‌زارهای طبیعی به اراضی کشاورزی تبدیل شده است. همچنین خروجی‌های ماژول نگهداشت خاک و معادلة USLE بیانگر آن بود که اراضی کشاورزی دارای بیشترین میزان هدررفت خاک (حدود 5000 کیلوگرم در هر پیکسل) و کمترین ظرفیت حفاظت خاک هستند، درحالی‌که بوته‌زارها و مراتع بیشترین توان نگاهداشت خاک (حدود 16750 کیلوگرم در هر پیکسل) را بیان نمودند. نتایج ماژول کیفیت زیستگاه نیز کاهش کیفیت زیستگاه و افزایش شدت تخریب را در اثر گسترش و پیش روی اراضی کشاورزی نشان داد که این روند، روندی افزایشی است، همچنین نتایج ماژول تولید آب حاکی از کاهش تولید آب در پی افزایش تبخیر و تعرق ناشی از توسعة کشاورزی است. در مجموع، یافته‌های پژوهش نشان می‌دهد که گسترش اراضی کشاورزی موجب تضعیف خدمات اکوسیستمی تنظیمی در منطقة حفاظت‌شدة کویر گردیده و توجه به محدودسازی توسعة کشاورزی و ملاحظات اکولوژیک در تدوین برنامة دقیق استراتژیک و مدیریت منطقة حفاظت‌شدة کویر ضروری است.
کلیدواژه‌ها
تحلیل مکانی
خدمات اکوسیستمی
مدل InVEST
منطقة حفاظت‌شدة کویر

عنوان مقاله English

Assessing the effects of agricultural land expansion on ecosystem services in a desert protected area using the InVEST model

نویسندگان English

Amir Memarzadeh Kiani
Mohamad Javad Amiri
Ahmad Nohegar
Researcher and graduate, Department of Planning and Management and Environmental Education, Faculty of Environment, University of Tehran
چکیده English

Land-use change, particularly the expansion of agricultural lands, is considered one of the most significant drivers affecting the transformation of ecosystem services in arid and hyper-arid ecosystems. This study aimed to spatially analyze the impact of agricultural land expansion on ecosystem services in the Kavir Protected Area. To this end, land cover/land use changes for the years 1986 and 2020 were extracted and analyzed based on Landsat satellite imagery. Subsequently, using the InVEST model and spatial analyses within a GIS environment, three ecosystem services—soil retention, habitat quality, and water yield—were evaluated, and a land-use change scenario for 2054 was also analyzed. The results indicated that during the study period, approximately 3,804 hectares of natural rangelands and shrublands were converted into agricultural lands. Outputs from the soil retention module and the USLE equation revealed that agricultural lands exhibited the highest soil loss (approximately 5,000 kg per pixel) and the lowest soil protection capacity, whereas shrublands and rangelands showed the highest soil retention potential (around 16,750 kg per pixel). Habitat quality module results also demonstrated a decline in habitat quality and an increase in degradation intensity due to agricultural expansion, a trend that is projected to intensify in the 2054 scenario. Moreover, the water yield module indicated a reduction in water production resulting from increased evapotranspiration caused by agricultural development. Overall, the findings highlight that agricultural expansion undermines the regulating ecosystem services of the region, emphasizing the necessity of limiting agricultural development and considering ecological factors in the management of the Kavir Protected Area.

کلیدواژه‌ها English

;">Ecosystem services, ;">InVEST model, ;">Kavir Protected Area, ;">Spatial analysis.
Costanza, R., de Groot, R., Sutton, P., 2021. The value of ecosystem services in a changing world. Ecosystem Services 51, 101-118.
Fu, B., 1981. On the calculation of the evaporation from land surface [in Chinese]. Sciences Atmospheric.
Hajrahimi, A., Karimi, S., Rahmati, O., 2024. Monitoring land degradation and ecosystem service decline in arid regions. Science of the Total Environment 929, 171-189.
Hua, F., Wang, L., Zhang, H., 2020. Ecosystem degradation and land-use transitions in drylands. Environmental Research Letters 15(8), 1-12.
Huang, X., Liu, Z., Chen, Y., 2025. Future ecosystem service dynamics under land-use scenarios using InVEST. Environmental Modelling & Software 180, 106-119.
Huang, J., Li, X., Zhang, Y., Chen, F., 2025. Assessing the impacts of agricultural land expansion on ecosystem services in arid regions using the InVEST model. Science of the Total Environment 912, 169012.
Huang, L., Zhao, Y., Li, Q., Sun, W., 2025. Scenario-based assessment of agricultural expansion effects on water yield and ecosystem services in semi-arid basins. Science of the Total Environment 912, 169134.
Kinnell, P.I.A., 2005. Why the universal soil loss equation and the revised version of it do not predict event erosion well. Hydrological Processes 19(3), 851-854.
Li, Z., Chen, X., Xu, Q., 2022. Impact of agricultural expansion on soil retention services in protected areas. Land Degradation & Development 33(7), 1231-1244.
Ludzuweit, A., Paterson, J., Müller, K., Miller, Y., 2025. Enhancing ecosystem services in agricultural landscapes through integrated land-use strategies. Renewable and Sustainable Energy Reviews 195, 115380.
Li, X., Peng, J., Yang, Y., Liu, Y., 2024. Habitat quality responses to agricultural expansion in protected landscapes: An InVEST-based assessment. Landscape Ecology 39(6), 1567-1583.
Moradi, A., Taghavi, A., Chen, S., 2025. Agricultural expansion and ecosystem service losses in dryland regions. Ecological Indicators 172, 112-128.
Mohammadyari, F., 2024. Spatial modeling of multiple ecosystem services capacity in the planning process of Manesht and Qalarang Protected Area using the InVEST model. Journal of Natural Environment 77(4), 611-628. (In Persian)
Sharp, R., Douglass, J., Wolny, S., et al., 2020. InVEST User Guide. Natural Capital Project.
Shen, X., Li, N., Song, Y., 2021. Agricultural intensification and ecosystem service decline. Science of the Total Environment 759, 143-158.
Sobhani, P., Danehkar, A., 2025. Spatial distribution analysis of ecosystem services in Iranian mangrove forests using the InVEST model. Journal of Natural Environment 78(1), 125-142. (In Persian)
Zhang, Q., Yang, X., Liu, H., 2024. Land-use change pressures and ecosystem responses in protected drylands. Journal of Environmental Management 354, 120-139.
Zhang, C., Li, W., Zhang, B., Liu, M., 2012. Water yield of Xitiaoxi river basin based on InVEST modeling. Journal of Resources and Ecology 3(1), 50-54.
Zhao, Y., Sun, L., Huang, J., 2024. Evaluating ecosystem service trends under land-use change using InVEST. Sustainability 16(2), 1-15.
Zhao, Y., Wang, S., Liu, Y., Zhang, H., 2024. Exploring ecosystem service trade-offs under land-use change scenarios using the InVEST model: Evidence from the Yellow River Basin. Science of the Total Environment 926, 171630.
Zolfaghari, M., Salmanmahiny, A., Kamyab, H.R., 2024. Modeling the effects of land use/land cover change on soil retention ecosystem service using the InVEST model (case study: Golestan Province). Journal of Natural Environment 77(3), 489-504. (In Persian)
Zhang, Y., Liu, J., Wang, S., Chen, X., 2024. Assessing land use change impacts on ecosystem services in arid regions using the InVEST model. Journal of Environmental Management 356, 120567.
نشریه محیط زیست طبیعی
دوره 79، شماره 3
پاییز 1405
صفحه 457-473