بخشی از مقاله
بررسی عملکرد زئوپلانت بجای مالچ نفتی در کاهش فرسایش خاک و تثبیت ماسه های روان
چکیده
امروز کمتر منطقه ای را می توان در سطح زمین می توان یافت که در معرض تخریب و فرسایش قرار نگرفته باشد. وقوع خشکسالی های پی در پی، اقلیم خشک و نامساعد و وجود بادها شرایط مناسبی را برای حرکت ماسه های روان و فرسایش خاک بوجود آورده است. فرسایش خاک و حرکت ماسه های روان باعث وارد آمدن آسیب های جدی به اقتصاد، کشاورزی، اجتماع، فرهنگ و محیط زیست می شود. به منظور غلبه با این پدیده از روش های مختلفی استفاده می شود که مهم ترین آنها استفاده از مالچ نفتی می باشد و در مناطق مختلف کشور عملیات مالچ پاشی بدون توجه به آثار زیست محیطی مالچ بکار گرفته می شود که بازدهی آن در اکثر مناطق کوتاه مدت بوده و این مسئله باعث وارد آمدن هزینه های سنگین بر منابع اقتصادی و زیربنایی شده است و هر نوع سرمایه گذاری را برای یافتن ماده ای جایگزین توجیه می نماید. در این مطالعه به بررسی عملکرد زئوپلانت که نوعی از سوپرجاذب ها(سوپر آب دوست ها) می باشد به عنوان جانشین مالچ نفتی در کاهش فرسایش خاک و تثبیت ماسه های روان پرداخته می شود. واژه های کلیدی: فرسایش، مالچ نفتی، زئوپلانت، ماسه های روان
۱- مقدمه
خاک یکی از مهمترین منابع طبیعی هر کشور است. امروز فرسایش خاک به عنوان خطری برای رفاه انسان و حتی برای حیات او به شمار می آید. به همین جهت است که مبارزه با فرسایش در سطح جهان مورد توجه قرار گرفته است. به طور کلی فرسایش یک پدیده اجتناب ناپذیر بوده و نمی توان آن را کاملاً از بین برد ولی فعالیت های انسان می تواند آن را تشدید نموده و یا کاهش دهد. فرسایش خاک یکی از مشکلات اصلی در رابطه با منابع طبیعی می باشد(جوکار سرهنگی و همکاران، ۱۳۸۷). طبق نظر بنت در یک خاک معمولاً در شرایط دست نخورده حدود ۳۰۰ سال طول می کشد تا ۲۵ میلی متر خاک سطحی تشکیل شود(1939 ,Bennett). این مقدار خاک تشکیل شده بمراتب کمتر از مقدار خاک فرسایش یافته می باشد. فرسایش خاک سبب گردیده تا سالانه بیش از ۵/۴ میلیارد متر مکعب خاک حاصلخیز سطحی کشور ایران از بستر اصلی خود جدا شده و روانه نواحی پست تر، رودخانه ها، تالاب ها، دریاچه ها، دریاها و سایر مخازن طبیعی و مصنوعی ذخیره آب گردد(عبدالهی، ۱۳۷۵). به گونه ای که سالانه نزدیک به ۲۰۰ میلیون متر مکعب رسوب در پشت سدهای مخزنی کشور تجمع یافته(گزارش عملکرد برنامه اول امور آب وزارت نیرو، ۱۳۷۴) و نزدیک به ۱۵۰۰ هکتار از زمین های کشاورزی و مرتعی قابلیت و بازدهی خود را از دست می دهند (وزارت کشاورزی، ۱۳۷۵). بر این اساس بیش از ۵۶ میلیون هکتار از خاک سطحی کشور دارای فرسایش بیش از ۱۰ تن در هکتار است که در مقایسه با فرسایش ویژه در کشورهای اروپایی و آمریکایی که از یک تن در هکتار کمتر است و حتی در کشورهای
آفریقایی که ۷ تن در هکتار است، رقم بالایی را نشان می دهد.
۲- فرسایش
فرسایش که به آلمانی Abtrag و به فرانسه و انگلیسی ErOSiOn گفته می شود، از کلمه لاتین ErOdere گرفته شده و عبارت است از فرسودگی و از بین رفتن مداوم خاک سطح زمین (انتقال یا حرکت از نقطه ای به نقطه دیگر در سطح زمین) توسط آب یا باد(کردوانی، ۱۳۸۷). به طور کلی فرسایش به فرآیندی گفته می شود که طی آن ذرات خاک از بستر اصلی خود جدا شده و به کمک یک عامل انتقال دهنده به مکانی دیگر حمل می شود(رفاهی، ۱۳۸۱). فرآیند فرسایش نتیجه تأثیر مجموعه ای از عوامل طبیعی و فعالیت های انسانی می باشد که بر حسب شرایط خاص هر منطقه، یک یا چندین عامل به عنوان عوامل اصلی عمل می کنند. شناخت این عوامل تأثیر مهمی در اعمال
مدیریت، برنامه ریزی و کنترل فرسایش دارد(بوربوری و همکاران، ۱۳۸۸).
فرآیندهای فرسایشی و رسوبی در تعیین مورفولوژی زمین نقش اساسی دارند (چورلی و همکاران، ترجمه احمد معتمد، ۱۳۸۰). آنچه مسلم است آثار و نتایج فرسایش در مدت زمان کوتاه، مشخص نمی باشد، بلکه در دراز مدت مشهود خواهد بود(احمدی، ۱۳۷۸). جبران فرسایش خاک، برای طبیعت، به ویژه در مناطق خشک که شرایط برای تشکیل خاک بسیار نامساعد می باشد، بسیار دشوار و طولانی است (کردوانی، ۱۳۸۷). فرسایش خاک با نرخ تهدید کننده ای در سرتاسر جهان در حال افزایش است (پاستور و همکاران، ترجمه رفیعی، ۱۳۷۶). در چند دهه اخیر به دلیل تغییر در روش های بهره برداری اراضی کشاورزی و منابع طبیعی و اعمال رفتارهای نادرست، نظیر چرای بی رویه مراتع، قطع درختان، تبدیل مراتع به دیمزارهای کم بازده، شخم غلط اراضی شیبدار، جاده سازی گسترده بدون رعایت اصول حفاظت خاک وغیره فرسایش افزایش یافته است. در حال حاضر هر دو نوع فرسایش آبی و بادی به صورت تشدید شونده در سطح کشور مشاهده می شوند. بر اساس مطالعات انجام شده بیش از ۱۲۵ میلیون هکتار از اراضی تحت تأثیر پدیده بیابان زایی است که از این مساحت ۹۰ میلیون هکتار تحت تأثیر فرسایش آبی، ۳۰ میلیون هکتار تحت تأثیر فرسایش بادی و ۵ میلیون هکتار تحت تأثیر سایر عوامل بیابان زایی می باشد(موسسه توسعه روستایی ایران، ۱۳۸۱).
۳- پیامدهای فرسایش
اثرات و پیامدهایی که را که فرسایش خاک، بر محیط زیست، منابع آب و خاک، پوشش گیاهی، حیات وحشی و
محیط اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی انسان وارد می کند را در بخش های ذیل به ترتیب اشاره می شود.
۱-۳ - منابع آب :
- کاهش آبهای زیرزمینی و ایجاد نوسان در جریان آبهای سطحی - کاهش کیفیت فیزیکی آبهای سطحی به سبب افزایش کدورت و مواد جامد معلق - کاهش حجم ذخیره آب سدها بدلیل ترسیب رسوبات در مخازن سدها - بالا آمدن آب رودخانه ها بر اثر ترسیب رسوبات در مسیر کانال های آبیاری و افزایش خطر طغیان و سیلاب رودخانه ها - ایجاد مناطق باتلاقی بر اثر انسداد نهرها و مخازن و ایجاد محیط مناسب رشد و تکثیر حشرات مضر و به خطر
انداختن تندرستی عمومی
۳- ۲- منابع خاک:
- از بین رفتن خاک و کاهش حاصلخیزی خاک بر اثر هدر روی مواد مغذی خاک - تخریب ساختمان خاک و کاهش قدرت خاک در نگهداری ریشه گیاهان مرتعی - افزایش شدت خاصیت روانگرایی خاک - کاهش عمق خاک سطحی و کاهش نفوذ پذیری خاک - افزایش مقاومت خاک در مقابل رشد و نمو گیاه
۳- ۳- پوشش گیاهی:
- عدم توانایی گیاهان مرتعی دامنه ها و درختان جنگلی در استقرار ریشه هایشان در خاک
- مدفون شدن گیاهان در زیر رسوبات و تلماسه های حاصل از فرسایش آب و بادی - کاهش قدرت پنجه زنی گیاهان مرتعی به سبب کاهش فضای مناسب برای توسعه ریشه ها - گسترش آفات گیاهان زراعی مانند سن گندم
۴-۳- حیات وحش جانوری:
- تخریب زیستگاه جانوران خاکزی و کنار آبزی - نابودی مکان های مناسب برای پنهان شدن پستانداران به سبب تخریب پوشش گیاهی - شیوع بیماری های ناشناخته در بین جانوران
- کاهش مواد غذایی و در معرض خطر انقراض قرار گرفتن برخی جانداران
۵-۳- محیط اجتماعی:
اقتصادی و فرهنگی: - کاهش درآمد سرانه کشاورزان و عشایر در مناطق فرسایش یافته - کاهش فعالیت صنایع و کارگاه های تبدیلی وابسته به محصولات کشاورزی یا دام های عشایری - کاهش اشتغال روستائیان و مهاجرت روستائیان به شهرها و روی آوردن به شغل های کاذب
- افزایش بیماری های تنفسی و عفونی
- از بین رفتن ارزش های اجتماعی، بدین صورت که کشاورزان که تولید کننده هستند در بعد از وارد آمدن خسارات و دلسرد شدن دست از کار کشاورزی کشیده و در گروه مصرف کنندگان قرار می گیرند. اثر مفید فرسایش در نقاطی است که توفان یا آب، خاک های شیرین یا ماسه های غیر شور را بر سطح زمین های مزروعی به ویژه زمین های رسی سفت و سخت فرو می ریزد. این ماسه ها باعث ملایم شدن خاک های رسی می گردد. بنابراین کلیه پیامدهای فرسایش خاک چه آبی و چه بادی نامطلوب است، زیرا اگر حتی در یک مورد یا یک نقطه مفید واقع شود، نفعی که از این عمل حاصل می گردد در مقابل زیان هایی که در موارد مختلف دیگر وارد می
۴- پراکندگی جغرافیایی فرسایش (چگونگی فرسایش خاکک) در ایران و سایر کشورها
در ایالات متحده آمریکا سطح زمین هایی که در اثر فرسایش از بین رفته اند حدود ۴۴ درصد کل مساحت کشور است که در حدود ۴ میلیون کیلومتر مربع تخمین زده می شود. طبق آزمایش های انجام شده رودخانه می سی سی پی در ایالات لوئیزیانا سالانه حدود ۱۴۰ تا ۱۵۰ میلیون تن مواد حمل شده را دلتای خود رسوب می دهد (فیروز نخجوانی، ۱۳۵۱). در فرانسه ۸ درصد سطح کشور در معرض فرسایش است و قسمتی از این فرسایش تحت تأثیر سیلاب های خطرناک بوجود آمده است(کردوانی، ۱۳۸۷). در کشور چین، خاک مساحتی برابر با ۱۶۰ میلیون هکتار بر اثر فرسایش از بین رفته است میزان اراضی فرسایش یافته به ۱۶ تا ۱۷ درصد می رسد. رودخانه چین سالانه خاک حدود ۱۴۵ هزار هکتار از زمین های مزروعی به عمق یک متر را به دریا می ریزد(فیروز نخجوانی، ۱۳۵۱). به موجب اندازه گیری هایی که در مورد سیحون بعمل آمده است هر ۱۰۰۰ متر مکعب آب این رود یک تن گل و لای با خود حمل می کند و این مقدار برابر گل و لائی است که در رود می سی سی پی به صورت معلق است. طبق آزمایش های انجام شده، در سرتاسر جهان در هر سال در یک هکتار ۱/۳۴ تن خاک بر اثر فرسایش از بین می رود(کردوانی، ۱۳۸۷). در اروپا از هر هکتار ۰/۸۴ تن و در آفریقا ۷/۱۵ تن خاک در یک سال تحت شرایط مختلف، فرسایش می یابد و از بین می رود(عظیمی زنوز، ۱۳۵۱). فرسایش خاک در ایران بسیار شدید است. در نقاط مختلف کشور انواع و اشکال مختلف فرسایش مشاده می شود. در نقاط شمال شرقی و شمال غربی و همچنین در مناطق کوهستانی بیشتر فرسایشی آبی و در نقاط مرکزی و جنوبی و جنوب شرقی فرسایش بادی و بادی حکمرو است. در مناطق خشک و بیابانی کشور مانند دشت لوت و حواشی جنوبی دشت کویر و غیره فرسایش بادی نیز بسیار شدید است. طبق مطالعاتی که در ایران صورت گرفته است، سالانه حدود یک میلیارد تن خاک بر اثر فرسایش از بین می رود(فیروز نخجوانی، ۱۳۵۱).
۵- تاریخچه مبارزه با فرسایش در ایران
اولین گزارش نسبتاً کامل در مورد فرسایش خاک و لزوم حفاظت آب و خاک در ایران در سال ۱۳۳۷ توسط دوان وریبن(DeWan and Rieben) کارشناسان FAO به زبان انگلیسی تهیه و منتشر شد. این کارشناسان پس از مطالعه خاک های مختلف ایران و تهیه گزارش، لزوم ایجاد موسسه ای به منظور حفاظت خاک را پیشنهاد کردند و در پی آن، در همان سال کمیته حفاظت خاک در سازمان جنگل ها به وجود آمد( DeWan and Rieben 1958). در سال ۱۳۳۹ در قسمتی از حوزه آبخیز سد کرج در منطقه سیراچال توسط متخصصین ایرانی با همکاری کارشناسان فائو مطالعات حفاظت خاک انجام شد. در سال ۱۳۴۶ بخش حفاظت خاک و آب در موسسه خاکشناسی دایر شد و به تدریج ۵ ایستگاه حفاظت خاک و آب در استان های آذربایجان شرقی (تکمه داش)، آذربایجان غربی (حیدرلو)، گیلان (کوئین)، کردستان (خرکه) و چهارمحال بختیاری (دو تو) تأسیس گردید که مهمترین مطالعه آنها برای ذخیره رطوبت در دیمزارها بوده است. بعدها در سال ۱۳۵۱ دفتر حفاظت خاک و آبخیزداری به وجود آمد. فعالیت های اجرائی حفاظت خاک ادامه یافت به نحوی که تا سال ۱۳۶۴ جمعا برای بیش از ۱۱ میلیون هکتار از آبخیزهای ایران طرح جامعی تهیه شد.
۶- روش های مبارزه با فرسایش خاکت و تثبیت ماسه های روان
مبارزه با فرسایش امری است بسیار مهم که برای انجام صحیح آن باید منطقه مورد نظر از جنبه های مختلف قبلاً مورد بررسی قرار گیرد تا روش صحیح و مناسب با شرایط آن منطقه انتخاب و اعمال گردد. از جمله این روش ها می توان به ایجاد پوشش گیاهی (جنگل مصنوعی)، تقویت پوشش زنده خاک، سکو(تراس) بندی نواحی شیب دار، چپرسازی و شمع کوبی و سنگ چینی در مناطقی که دائم تخریب و ریزش می کنند، احداث سدهای خشکه چین، ایجاد بانکت، احداث بادشکن، کشت نواری گیاهان و تثبیت ماسه های روان با استفاده از مالچ نفتی اشاره نمود.
۷- مالچ نفتی و آثار مخرب زیست محیطی
استفاده از آن مالچ نفتی از فرآورده های سنگین نفت تولید می شود و می توان با پخش آن فیلم نازک و قابل انعطافی بر روی خاکك بور- جورد آورد(نیکخوه، ۱۳۵۰). این ماده از اجزاء ماده سنگین نفتی شامل چهار جزء اصلی: اشباع شده
________________________________________
Polar )las sua isl-T (Naphthene Aromatics)LA su. T g:ä (Saturates)LA ArOmaticS) و آسفالتین(ASphaltheneS) تشکیل شده است(رضایی، ۱۳۸۸). این مواد ابتدا به صورت امولسیون در می آید. آنگاه با وسائل مخصوص بر روی زمین مورد نظر پاشیده می شود. مالچ نفتی با ایجاد قشری بر روی زمین، بخش فوقانی خاک را در مقابل عوامل گوناگون چون باد و باران حفظ می کند. از حدود چهل سال پیش در ایران برای تثبیت موقت ماسه های روان از مالچ نفتی استفاده می شود. مالچ نفتی یکی از موادی است که در تثبیت شن های روان موفق عمل کرده است و پژوهشگاه صنعت نفت ایران طی بررسی های انجام شده با همکاری دفتر امور بیابان سازمان جنگل ها، مراتع و آبخیزداری کشور اعلام نموده است که مالچ های نفتی تولیدی بر پایه ترکیبات سنگین نفت عاری از مواد خطرناک برای سلامتی می باشند. از این جهت آثار زیانباری در آب و خاک باقی نمی گذارند(پژوهشگاه صنعت نفت، ۱۳۸۴). در عین حال، به کرات دیده شده است که در زمان عملیات مالچ پاشی روی گیاهان موجود و یا نهال های تازه کاشته شده اثرهای منفی باقی می گذارد. با این حال اثرات مالچ نفتی روی جوانه زنی بذر و استقرار گیاه همواره از جمله دغدغه های مسئولان امر محدودیت های کاربرد این نوع مالچ بوده است(رضایی، ۱۳۸۸).
۸- آثار مخرب زیست محیطی استفاده از مالچ نفتی
در مناطقی که متوسط بارش سالانه آن، بیش از ۱۰۰ میلی متر است و امکان رویش گیاه، به ویژه در سطح ماسه زارها(تپه های ماسه ای و زمین های ماسه ای) وجود دارد، نباید از مالچ نفتی استفاده کرد زیرا با پاشیدن آن در سطح ماسه زارها یا تپه های ماسه ای، دیگر آب بارندگی قادر نیست به درون زمین نفوذ کند و در قسمت های پست و گود ذخیره و در آنجا تبخیر می شود و بدون اینکه موثر واقع شود. همچنین چون مالچ نفتی سیاه رنگ است، وقتی روی زمین (ماسه ها) پاشیده می شود ضریب حرارتی آن (خاک یا ماسه) را بالا می برد و در نتیجه گرمتر و داغ تر می شود که خود باعث کاهش مقاومت گیاهان در مقابل خشکی و دمای بالا، می گردد. شکل ۱ اثر مالچ نفتی در افزایش دمای خاک در عمق ۵ سانتی متری را نشان می دهد، به طوری که اختلاف دمای خاک لخت (بدون پوشش خاک) را با خاک یا شن مالچ پاشی شده در وسط روز به بیش از ۱۲ درجه سانتیگراد نشان می دهد.
40
شکل ۱: اثر مالچ نفتی در افزایش دمای خاکی در عمق ۵ سانتی متری (1964 ,ArmOur Agricultural Chemical)
بنابر آنچه گفته شد، این طور می توان نتیجه گرفت و مشاهدات محلی نیز آن را تایید می کند که چنانچه در یک منطقه یک قسمت آن مالچ پاشی و یک قسمت دیگر آن فقط قرق بشود(بدون مالچ پاشی) با گذشت زمان، بخوبی دیده می شود که قسمت قرق شده، دارای پوشش گیاهی بمراتب غنی تر از قسمت مالچ پاشی شده می باشد زیرا هم آب حاصل از بارندگی های متعدد توانسته است در آن نفوذ کند و هم ضریب حرارتی ماسه، کمتر بوده که شرایط را برای رشد گیاه مساعدتر کرده اند. در مناطقی که عملیات مالچ پاشی صورت می گیرد، تپه های ماسه ای شکل سیاهرنگ بخود گرفته و برای سال ها زشت و بد منظره می ماند و به اصطلاح آن زلالی و پاکی سابق را ندارند. بنابرانی از مالچ نفتی باید فقط در نواحی دورتر از زمین های کشاورزی و روستاها استفاده شود و در حاشیه روستاها از سایر فرآورده ها و محصولات نوین نظیر سوپرجاذب ها(سوپر آب دوست ها) استفاده نمود که در این نوشته به معرفی و ذکر فواید یکی از این سوپر جاذب ها به نام زئوپلانت و نقش آن در کاهش فرسایش خاک و تثبیت ماسه
های روان بجای مالچ نفتی پرداخته می شود.
۹- زئوپلانت
زئوپلانت(ZeOplant) نام تجاری نوعی زئولیت غنی شده است. این ماده در بهبود میزان نگهداری آب در خاک نقش موثری دارد و از ترکیب مواد معدنی و آلی طبیعی تشکیل شده است. زئوپلانت از گروه سوپرجاذب ها بوده و ماده صددرصد طبیعی است و از ۳ بخش اصلی که در تمام خاک های طبیعی با کیفیت خوب وجود دارند تشکیل شده است. دو بخش آن، از انواع سنگ های طبیعی معدنی است و بخش دیگر از الیاف طبیعی استخراج شده است، که در تمام خاک های با کیفیت مشاهده می شوند(غلامی، ۱۳۸۹).
- بخش اول:
