Mapping and Quantitative Identification of Regions Sensitive to Land Degradation in South of Isfahan Province using Modified MEDALUS Model

Document Type : Research Article

Authors

• Akram Mashhadi ¹
• Reza Jafari ²

¹ Master in Combating Desertification, Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran

² Associate Professor in Remote Sensing, Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran

10.22067/geoeh.2021.69984.1047

Abstract

Mapping land degradation is essential for appropriate management. In this study, the potential of revised MEDALUS model and its integration with fuzzy logic in land degradation crisis mapping was investigated in the Semirom County of Isfahan Province with more than 380 mm of rainfall. The study area has a semi-arid climate. Most of annual precipitation occurs in winter while less in summer. Altitude in the area is relatively high, ranging from 1707 to 4393 m, with the peaks in the Zagros Mountains. Due to large altitudinal range and human activity influences, there are a large number of vegetation types and a range of conditions in the rangelands. In recent years, grazing and other activities such as the construction of the Hana Dam and land use changes, have degraded the existing rangelands, especially those around the agricultural lands in Semirom County. First, based on the characteristics of the study area, six desertification indicators including climate, soil, vegetation, groundwater, water erosion, and management quality were selected. Then, 25 indices affecting the quality of each indicator were mapped and assigned a value between 0 and 1 using fuzzy logic option in GIS environment at pixel- size scale. The results showed that 7% of the study area is classified as slight, 84% as moderate and 14% as severe degradation. Results also showed that management, water erosion and vegetation indicators and the indices of the rangeland land use, vegetation resistance against erosion and rainfall were the most important factors with more than 70% effectiveness in the land degradation of the study area. The results indicate that the conversion of rangelands to agricultural land, overgrazing and drought are main factors of land degradation crisis in the study area.
 

Graphical Abstract

Keywords

• Environmental Hazard
• Land Degradation
• Revised MEDALUS
• Semirom

20.1001.1.23221682.1401.11.1.11.3

---

References

بخشنده‌مهر، لیلا؛ 1385. ارزیابی کمی وضعیت فعلی بیابان‌زایی در شرق اصفهان و ارائه یک مدل منطقه‌ای با تکیه بر روش مدالوس. پایان‌نامه کارشناسی ارشد بیابان‌زدایی. دانشگاه صنعتی اصفهان. اصفهان.

پروری‌اصل، سید هدایت؛ پهلوانروی، احمد؛ مقدم‌نیا، علیرضا؛ 1389. بررسی مقایسه‌ای عوامل مؤثر بر روند بیابان‌زایی با استفاده از مدل ESAs در منطقه نیاتک سیستان. مجلة جنگل و مرتع. شماره 2، 1-9.

جعفری، حسن؛ اکبری، مرتضی؛ کاشکی، محمدتقی؛ بدیعی نامقی، سید حمزه؛ 1398. مقایسه کارایی دو مدل IMDPA و ESAs جهت مدیریت ریسک خطر بیابان‌زایی منطقه عمرانی گناباد در جنوب غربی استان خراسان رضوی. مجله علمی خشک بوم ، شماره 9(1). 54-39.                                               

 http://aridbiom.yazd.ac.ir/article_1542.html

حسین‌زاده، محمدمهدی؛ نصرتی، کاظم؛ محمدی، فیروزه؛ 1393. بررسی عوامل مؤثر بر بیابان‌زایی، پهنه‌بندی مناطق آسیب‌پذیر و پیشنهاد راهکارهای مؤثر برای کاهش پدیده بیابان‌زایی در منطقه خمین. آمایش سرزمین. شماره 6. 129-159.

دماوندی، علی‌اکبر؛ جعفریان، ویدا؛ رحیمی، محمد؛ 1393. کاربردهای سنجش‌ازدور در ارزیابی و پایش تخریب سرزمین و بیابان‌زایی. مجلة جنگل و مرتع. شماره 100. 20-7.

زهتابیان، غلام‌رضا؛ جعفری، رضا؛ 1382. تعیین شدت تخریب منابع آب در منطقه کاشان با استفاده از مدل بیابان‌زایی. فصلنامه محیط‌شناسی. شماره30. 30-19.

زهتابیان، غلام‌رضا؛ احمدی، حسن؛ آزادنیا، فرزاد؛ 1387. بررسی معیارهای آب و خاک در بیابان‌زایی منطقه عین خوش دهلران (دشت ابوغویر). پژوهش و سازندگی. شماره 21 (4). 162-169.

سربازی، محبوبه؛ اونق، مجید؛ محمدیان بهبهانی، علی؛ اکبری، مرتضی؛ 1399. ارزیابی و مدل‌سازی تغییرات زمانی- مکانی کاربری اراضی در گسترش شدت بیابان‌زایی مناطق خشک شمال شرق ایران (سرخس). مجله جغرافیا و مخاطرات محیطی. شماره 9 (2). 18-1.                         https://dx.doi.org/10.22067/geo.v9i2.85890

سپهر، عادل؛ 1384. ارزیابی کمی وضعیت بیابان‌زایی با استفاده ازRS وGIS جهت ارائه یک مدل منطقه‌ای (با تأکید بر روش (MEDALUS. پایان‌نامه کارشناسی ارشد بیابان‌زدایی. دانشکده منابع طبیعی. دانشگاه شیراز. شیراز.

عباسی، امیر؛ امانی، حبیب‌اله؛ زارعیان، مجتبی؛ 1393. ارزیابی کمی وضعیت بیابان‌زایی با استفاده از مدل مدالوس و سیستم اطلاعات جغرافیایی در دشت شمیل هرمزگان. مجله کاربرد سنجش‌ازدور و GIS در علوم منابع طبیعی. شماره 1. 106-95.                                                  https://girs.bushehr.iau.ir/article_516604.html

عرب عامری، علیرضا؛ رامشت، محمد‌حسین؛ رضایی، خلیل؛ سهرابی، مسعود؛ 1398. ارزیابی کمی خطر بیابان‌زایی با استفاده از مدل مدالوس اصلاح شده، مطالعه موردی: حوزه آبخیز شاهرود-بسطام. مجله مهندسی و مدیریت آبخیز. شماره 11. 508-522.                               https://dx.doi.org/10.22092/ijwmse.2018.116048.1371

قاسمی، محمد؛ 1385. بررسی معیارها و شاخص‌های  بیابان‌زایی با تکیه بر آب و خاک جهت ارزیابی و تهیه نقشه بیابان‌زایی (مطالعه موردی زابل). پایان‌نامه کارشناسی ارشد بیابان‌زدایی. دانشکده منابع طبیعی. دانشگاه تهران. تهران.

میمندی پاریزی، صدیقه؛ طالعی، محمد؛ کاظمی‌نیا، عبدالرضا؛ 1399. ارزیابی شدت تخریب اراضی غرب و شمال غرب خوزستان با استفاده از روش مدالوس. فصلنامه آمایش جغرافیایی فضا. شماره 37. 175-194.

https://dx.doi.org/10.30488/gps.2019.172178.2999

 

Akbari M, Shalamzari MJ, Memarian H, Gholami A., 2020. Monitoring desertification processes using ecological indicators and providing management programs in arid regions of Iran. Ecological Indicators 111: 106011. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2019.106011.

Bai ZG, Dent, DL, Olsson L, Schaepman ME., 2008. Global Assessment of Land Degradation and Improvement Identification by remote sensing. Report 2008/01(GLADA Report 5), ISRIC – World Soil Information, Wageningen, 70p.  

Barrio G, Sanjuán, ME, Martínez-Valderrama J, Ruiz A, Puigdefábregas J., 2021. Land degradation means a loss of management options. Journal of Arid Environments 189: 104502. https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2021.104502.

Gedefaw MG, Geli HME, Abera TA., 2021. Assessment of Rangeland Degradation in New Mexico Using Time Series Segmentation and Residual Trend Analysis (TSS-RESTREND). Remote Sensing 13: 10.3390/rs13091618.

Honardoust F, Nikoo AA, Ghezelseflou A., 2012. Zonation of current status of desertification in Trouti basin. The First National Conference on Desertification, International Research Center, Tehran, Iran, p. 52-59.

Honardoust, F, Ownegh M, Sheikh, V., 2011. Assessing current status of desertification in the Sofikam – Mangali plain, northwest of the Golestan Province. Iranian Journal of Water and Soil Conservation 18(3): 213-220.

Harasheh, H, Tateishi R., 2000. Desertification Mapping of West Asia -A GIS and remote sensing application, Center for Environmental Remote Sensing (CEReS), Chiba University, Chiba, Japan.

Jafari R, Bashari H, Tarkesh M., 2017. Discriminating and monitoring rangeland condition classes with MODIS NDVI and EVI indices in Iranian arid and semi-arid lands. Arid Land Research and Management 31(1): 94-110. https://doi.org/10.1080/15324982.2016.1224955.

Kosmas C, Ferrara A, Briasouli H, Imeson A., 1999. Methodology for mapping environmentally sensitive areas (ESAs) to desertification. In the MEDALUS project Mediterranean desertification and land use – Manual on key indicators of desertification and mapping environmentally sensitive areas to desertification. Brussels, Belgium, European Commission.

Li XY, Ma YJ, Xu HY, Wang JH, Zhang, DS., 2009. Impact of land use and land cover change on environment degradation in lake Qinghi watershed, northeast Qinghi plateau. Land Degradation and Development 20: 69-83. https://doi.org/10.1002/ldr.885.

Matin S, Behera MD., 2020. Studying evidence of land degradation in the Indian Ganga River basin—A Geoinformatics approach. Environmental Monitoring and Assessment, 191(3), 803. 10.1007/s10661-019-7694-7.

Perović V, Kadović R, Đurđević V, Pavlović D, Pavlović M, Čakmak D, Pavlović P., 2021. Major drivers of land degradation risk in Western Serbia: Current trends and future scenarios. Ecological Indicators 123: 107377. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2021.107377.

Prăvălie R., 2021. Exploring the multiple land degradation pathways across the planet. Earth-Science Reviews 220:103689.https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103689.

Reynolds JF., 2008. Cutting through the confusion: Desertification, an old problem viewed through the lens of a new framework, the Dry Lands Development Paradigm (DDP). Dry Lands, Deserts and Desertification Conference, December 14-17, Ben-Gurion University of the Negev, Sede Boqer Campus.

Warren A., 2002. Land degradation is contextual. Land degradation and development 13: 449-459. https://doi.org/10.1002/ldr.532.

Yaghmaei L, Soltani S, Khodagholi M., 2009. Bioclimatic classification of Isfahan province using multivariate statistical methods. International Journal of Climatology 29(12): 1850-1861. https://doi.org/10.1002/joc.1835.