پژوهش و توسعه جنگل

پژوهش و توسعه جنگل

مدل‌سازی تأثیر تاج پوشش، توپوگرافی و عوامل اقتصادی–اجتماعی بر تغییرات جنگل‌های دنا

نوع مقاله : علمی - پژوهشی

نویسندگان
1 دانشیار گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه یاسوج
2 دانشیار، گروه علوم و مهندسی جنگل، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران.
3 دانشجوی کارشناسی ارشد جنگلداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه یاسوج، یاسوج، ایران.
10.30466/jfrd.2026.57014.1805
چکیده
مقدمه و هدف: تغییر‌کاربری و پوشش‌اراضی یکی از مهم‌ترین عوامل تخریب جنگل‌های زاگرس به‌شمار می‌رود. شناسایی عوامل مؤثر بر این تغییرات و تعیین شاخص‌های قابل اعتماد برای پیش‌بینی روندهای آتی، برای مدیریت پایدار و حفاظت از این زیست‌بوم‌ها ضروری است. جنگل‌های بلوط ایرانی (Quercus brantii Lindl) در برخی از بخش‌های منطقه دنا در استان کهگیلویه و بویراحمد واقع در جنوب‌غرب ایران به دلیل سابقه طولانی کشت زیراشکوب، توپوگرافی به‌نسبت ملایم و فشار روزافزون انسانی، نمونه‌ای بارز از مناطق در معرض تغییر‌کاربری محسوب می‌شوند. هدف اصلی این پژوهش، ارزیابی تأثیر متغیرهای تفسیری شامل درصد تراکم تاج‌پوشش در سال‌های ۱۳۴۶ و ۱۴۰۲، متغیرهای توپوگرافی شامل شیب، جهت دامنه و ارتفاع از سطح دریا و همچنین متغیرهای اقتصادی‑اجتماعی شامل فاصله از جاده و فاصله از سکونتگاه‌ها، بر احتمال تغییر کاربری جنگل به کشاورزی در بازه-زمانی ۱۳۴۶ تا ۱۴۰۲ با استفاده از مدل رگرسیون لجستیک دودویی بود. نوآوری پژوهش در تلفیق تفسیر چشمی عکس‌های هوایی تاریخی زمین‌مرجع‌شده، تصاویر چندزمانه Google Earth و داده‌های محیطی در یک بازه بلندمدت ۵۶‑ساله است که امکان تحلیل هم‌زمان عوامل اکولوژیک، توپوگرافیک و انسانی را فراهم می‌کند.
مواد و روش‌ها: محدوده مطالعه، بخشی از جنگل‌های منطقه دنا به مساحت حدود ۱۳۱۲۱۳ هکتار با پوشش غالب بلوط ایرانی و کشت دیم زیراشکوب در مناطق با شیب ملایم است. داده‌های کاربری و پوشش‌اراضی و درصد تاج‌پوشش از طریق تفسیر چشمی‑ذهنی ۱۷۶ قطعه نمونه دایره‌ای ۱۰۰۰ متر مربعی در یک شبکه منظمی از قطعات نمونه با فاصله ۵۰۰ متر در ۵۰۰ متر بر روی عکس‌های هوایی زمین‌مرجع‌شده سال ۱۹۶۷ در محیط ArcGIS و تصاویر Google Earth سال ۲۰۲۳ در دو صفحه‌نمایش مجاور استخراج شدند. متغیرهای توپوگرافی از مدل رقومی ارتفاع و متغیرهای اقتصادی‑اجتماعی از لایه‌های فاصله از جاده و روستا در محیط ArcGIS به‌دست آمدند. استانداردسازی متغیرهای کمی با Z‑score و جهت شیب با تبدیل سینوس/کسینوس انجام شد. مدل رگرسیون لجستیک دودویی با روش ورود هم‌زمان در SPSS نسخه ۲۶ اجرا شد. هم‌خطی با Tolerance و VIF و خودهمبستگی مکانی باقیمانده‌ها با شاخص مورن(Moran's I) ارزیابی شد. عملکرد مدل با آزمون Omnibus، برازش Hosmer‑Lemeshow، ضرایب تعیین شبه R² (Cox & Snell و Nagelkerke)، سطح زیر منحنی ROC (AUC) و ماتریس طبقه‌بندی ارزیابی گردید.
یافته‌ها: از ۱۷۶ قطعه نمونه، ۹۱ قطعه (۷/۵۱ درصد) طی دوره ۵۶‑ساله از جنگل به اراضی کشاورزی تبدیل شده و ۸۵ قطعه (۳/۴۸ درصد) بدون تغییر باقی ماندند. در قطعات پایدار جنگلی، حدود ۷/۴۹ درصد کاهش تاج‌پوشش، ۴/۱۴ درصد افزایش و ۷/۳۵ درصد بدون تغییر در تاج‌پوشش داشتند که نشان‌دهنده تخریب ساختاری حتی در اراضی فاقد تغییر کاربری است. آزمون هم‌خطی، مقادیر VIF کمتر از ۷۲۳/۱ و Tolerance بیشتر از ۵۸۰/۰ را نشان داد که بیانگر عدم مشکل هم‌خطی قابل‌توجه است. مدل نهایی رگرسیون لجستیک با ورود هم‌زمان متغیرها، بهبود معنی‌داری نسبت به مدل پایه داشت (۷۲۲/۲۷ Omnibus χ²=، ۵ df=،۰۰۱/۰ p<) و مقادیر شبه‑R² ( ۳۱۶/۰Cox & Snell= و ۴۲۱/۰ Nagelkerke=) نشان‌دهنده قدرت تبیین قابل قبول مدل بود. آزمون برازش مدل هاسمر-لمشو(Hosmer–Lemeshow) (۷۳۸/۸= χ²) نیز بیانگر برازش مناسب (Goodness of Fit) مدل بود و عدم تفاوت معنادار بین مقادیر مشاهده ‌شده و برآوردی را نشان داد (۸= df ، ۳۶۵/۰= Sig.) که حاکی از قدرت پیش‌‌بینی قابل قبول مدل است؛ در این آزمون مقدار p-value بزرگتر از 05/0 است. شاخص AUC برابر ۸۳۹/۰ (فاصله اطمینان ۹۵ درصد؛۹۰۰/۰‑۷۷۹/۰، ۰۰۱/۰ p<) و دقت کلی طبقه‌بندی ۱/۸۰ درصد (حساسیت ۴/۸۲ درصد و ویژگی ۶/۷۷ درصد) نشان‌دهنده توان تشخیصی بالای مدل در تفکیک نمونه‌های دارای تغییر‌کاربری و پوشش‌اراضی از نمونه‌‌های بدون تغییر بود. شاخص مورن (Moran's I) مقداری برابر 00056/0 (نزدیک به صفر)، z-score برابر 30/0 و p-value برابر 763/0 را نشان داد که عدم خودهمبستگی مکانی را تأیید می‌کند. متغیر درصد تراکم تاج‌پوشش در سال ۱۴۰۲ با ضریب منفی 519/1- (B) و نسبت شانس 219/0 (Exp(B)) قوی‌ترین پیش‌بین تغییر‌کاربری و پوشش‌اراضی‌جنگلی به کشاورزی در منطقه مورد مطالعه است (۸۸/۲۶Wald = ، ۰۰۱/۰ p <). فاصله اطمینان 95 درصد این نسبت شانس زیر یک قرار دارد و با افزایش یک انحراف معیار در درصد تراکم تاج‌پوشش در سال ۱۴۰۲، شانس وقوع تغییر‌کاربری و پوشش‌اراضی در منطقه حدود ۷۸/۱ درصد کاهش می‌یابد. متغیر فاصله از جاده با ضریب منفی 445/0- (B) و نسبت شانس 641/0 (Exp(B)) دومین پیش‌بین معنادار تغییر‌کاربری و پوشش‌اراضی‌جنگلی به کشاورزی در منطقه مورد مطالعه است (۹۳/۵= Wald،۰۱۵/۰ p =). فاصله اطمینان ۹۵ درصد این نسبت شانس (۹۱۷/0-۴۴۸/0) نیز زیر یک قرار دارد که بیانگر رابطه معکوس معنادار و پایدار آماری است و با افزایش یک انحراف معیار در فاصله از جاده، شانس وقوع تغییر‌کاربری و پوشش‌اراضی حدود 9/35 درصد کاهش می‌یابد. سایر متغیرها شامل تاج‌پوشش سال ۱۳۴۶، شیب، جهت دامنه، ارتفاع و فاصله از روستا در مدل نهایی معنی‌دار نبودند (۰۵/۰ p>).
نتیجه‌گیری: تغییر کاربری بیش از نیمی از قطعات نمونه در منطقه دنا طی ۵۶ سال، نشان‌دهنده پویایی بالای این منطقه و همسویی با روندهای جهانی و منطقه‌ای در گسترش کشاورزی به‌عنوان محرک اصلی تخریب جنگل‌های زاگرس است. قدرت بالای متغیر تاج‌پوشش سال ۲۰۲۳ در پیش‌بینی تغییر کاربری، حاکی از آن است که وضعیت کنونی ساختار جنگل مهم‌ترین شاخص هشداردهنده برای ریسک تغییر کاربری محسوب می‌شود. کاهش شدید تاج‌پوشش در حدود نیمی از قطعات پایدار، هشداری برای افزایش آسیب‌پذیری این جنگل‌ها در برابر تغییرات آتی است. نقش معنی‌دار فاصله از جاده، اهمیت دسترسی و زیرساخت‌های ارتباطی را در تسهیل تغییر کاربری نشان می‌دهد، در حالی که عدم معنی‌داری فاصله از روستا می‌تواند ناشی از هم‌پوشانی اطلاعاتی یا پراکندگی یکنواخت سکونتگاه‌ها در منطقه باشد. متغیرهای توپوگرافی برخلاف بسیاری از پژوهش‌های پیشین در زاگرس، در این مطالعه نقش معنی‌داری نداشتند. این امر می‌تواند به دلیل انتخاب محدوده مطالعه در اراضی با زیراشکوب کشاورزی که عمدتاً در شیب‌های ملایم تا متوسط قرار دارند، باشد و نشان می‌دهد که وقتی فعالیت انسانی در منطقه‌ای مستقر شود، محدودیت‌های طبیعی مانند شیب و ارتفاع نقش کمتری در تداوم تغییرات ایفا می‌کنند. عملکرد عالی مدل از نظر AUC و دقت طبقه‌بندی، کارایی رگرسیون لجستیک مبتنی بر داده‌های تفسیری و محیطی را برای تحلیل تغییرات بلندمدت کاربری اراضی در جنگل‌های زاگرس تأیید می‌کند و کاهش تاج‌پوشش، به‌ویژه کاهش‌های شدید، یک شاخص هشداردهنده زودهنگام برای اقدامات پیشگیرانه محسوب می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Modeling the impact of canopy cover, topography, and socio-economic factors on changes in Dena forests

نویسندگان English

Alireza Salehi 1
Sohrab Alvaninejad 2
Zahra Khorshidi 3
1 Associate Prof. in Department of Forest Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural resources, Yasouj University, Iran
2 Associate Prof., Department of Forest Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Yasouj University, I.R Iran. E-mail: salvaninejad@yu.ac.ir
3 MSc. Student of Forestry, Department of Forest Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Yasouj University
چکیده English

Background and Objective: Land use and land cover (LULC) change is one of the principal drivers of degradation in the Zagros forests. Identifying the factors responsible for these changes and determining reliable indicators for predicting future trends are essential for sustainable forest management and ecosystem conservation. Persian oak (Quercus brantii Lindl.) forests in the Dena region of Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad Province, southwestern Iran, provide a representative example of landscapes highly vulnerable to land use conversion because of their long history of under-canopy cultivation, relatively gentle topography, and increasing human pressure. This study aimed to evaluate the effects of canopy cover (1967 and 2023), topographic variables (slope, aspect, and elevation), and socioeconomic variables (distance to roads and settlements) on the probability of forest conversion to agricultural land between 1967 and 2023 using binary logistic regression. The study is distinguished by integrating visual interpretation of georeferenced historical aerial photographs, multi-temporal Google Earth imagery, and environmental datasets spanning 56 years, allowing simultaneous assessment of ecological, topographic, and anthropogenic drivers of land use change.

Materials and Methods: The study area covers approximately 131,213 ha of the Dena forests, dominated by Persian oak with widespread understory rainfed cultivation on gentle slopes. Land use, land cover, and canopy cover data were extracted through visual interpretation of georeferenced aerial photographs (1967) and Google Earth imagery (2023). A total of 176 circular sample plots (1,000 m²) arranged on a systematic 500 × 500 m grid were analyzed in ArcGIS using synchronized interpretation of historical and recent imagery. Topographic variables were derived from a digital elevation model, while socioeconomic variables were calculated as distances to roads and villages. Quantitative variables were standardized using Z-scores, and aspect was transformed into sine and cosine components. Binary logistic regression with the simultaneous-entry method was performed in SPSS version 26. Multicollinearity was assessed using Variance Inflation Factor (VIF) and Tolerance values, while Moran's I was used to evaluate spatial autocorrelation of model residuals. Model performance was assessed using the Omnibus test, Hosmer–Lemeshow goodness-of-fit test, Cox and Snell and Nagelkerke pseudo-R² values, the area under the receiver operating characteristic curve (AUC), and the classification matrix.

Results: Among the 176 sample plots, 91 plots (51.7%) were converted from forest to agricultural land during the 56-year study period, whereas 85 plots (48.3%) remained unchanged. Within the stable forest plots, 49.7% experienced reduced canopy cover, 14.4% showed increased canopy cover, and 35.7% remained unchanged, demonstrating substantial structural degradation even without land use conversion. Multicollinearity diagnostics indicated no significant collinearity (VIF < 1.723; Tolerance > 0.580). The final logistic regression model significantly improved upon the null model (Omnibus χ² = 27.722, df = 5, p < 0.001). The pseudo-R² values (Cox & Snell = 0.316; Nagelkerke = 0.421) indicated satisfactory explanatory power. The Hosmer–Lemeshow test confirmed good model fit (χ² = 8.738, df = 8, p = 0.365), indicating no significant difference between observed and predicted values. The model also demonstrated high predictive performance, with an AUC of 0.839 (95% CI: 0.779–0.900, p < 0.001) and an overall classification accuracy of 80.1%, including sensitivity of 82.4% and specificity of 77.6%. Moran's I (0.00056, z = 0.30, p = 0.763) confirmed the absence of spatial autocorrelation in the residuals.
Among the explanatory variables, canopy cover in 2023 was the strongest predictor of forest conversion, with a negative regression coefficient (B = −1.519), an odds ratio of 0.219, and high statistical significance (Wald = 26.88, p < 0.001). Its 95% confidence interval remained below one, indicating a stable inverse relationship between canopy cover and land use conversion. Each one-standard-deviation increase in canopy cover substantially reduced the probability of forest conversion. Distance from roads was the second most influential predictor (B = −0.445, Exp(B) = 0.641, Wald = 5.93, p = 0.015), with a 95% confidence interval of 0.448–0.917, showing that increasing distance from roads significantly reduced the likelihood of agricultural expansion. In contrast, canopy cover in 1967, slope, aspect, elevation, and distance from villages were not statistically significant (p > 0.05).

Conclusion: The conversion of more than half of the sampled forest plots over the past 56 years demonstrates the high susceptibility of the Dena forests to land use change and reflects broader regional trends of agricultural expansion as a major driver of Zagros forest degradation. The strong predictive effect of current canopy cover indicates that present forest structural condition is the most reliable early-warning indicator of future land use conversion. Moreover, the considerable reduction in canopy cover within nearly half of the unchanged forest plots suggests that structural degradation often precedes land use conversion and highlights the vulnerability of these forests to future disturbances. The significant influence of road proximity emphasizes the role of transportation infrastructure in facilitating agricultural expansion, whereas the non-significance of distance from villages may reflect the relatively uniform distribution of settlements or overlapping accessibility effects. Unlike many previous studies in the Zagros region, topographic variables were not significant predictors, likely because the study focused on areas already characterized by understory cultivation on gentle to moderate slopes, where human activities have largely overridden natural topographic constraints. Overall, the high AUC and classification accuracy demonstrate that binary logistic regression combined with long-term remotely sensed and environmental data provides an effective framework for analyzing long-term LULC dynamics in the Zagros forests. These findings emphasize that canopy cover reduction, particularly severe canopy decline, should be regarded as an early-warning indicator for prioritizing conservation and preventive forest management interventions.

کلیدواژه‌ها English

Aerial photo interpretation
Forest lands
logistic Regression
Zagros

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 18 مهر 1405