بخشی از مقاله
چکیده
فرسایش خاك در اراضی شیبدار بویژه دیمزارها سبب کاهش حاصلخیزي و توان بارآوري خاك میشود. هدف از پژوهش حاضر، اندازهگیري تلفات خاك ناشی از فرسایش بینشیاري در شیبهاي مختلف بر روي چند خاك کشاورزي از مناطق مختلف استان کرمان است. به این منظور، هفت نمونه خاك کشاورزي تهیه و سپس در شیبهاي مختلف شامل 1، 2، 3 و 5 درصد زیر باران شبیهسازي با شدت ثابت 30 میلیمتر در ساعت و مدت 40 دقیقه قرار داده شد. رواناب حاوي رسوب جمعآوري و تلفات خاك محاسبه شد. نتایج نشان داد که رفتار خاكهاي مختلف در میزان تلفات، بهدلیل تفاوت آنها در فرسایشپذیري یکسان نبود. در بین خاكهاي مورد مطالعه، مشخص شد که خاكهاي داراي کمترین مقدار رس و بیشترین مقدار سیلت، بیشترین میزان رواناب و رسوب را تولید کردند. همچنین با افزایش شیب در همه خاكهاي مورد مطالعه، بهدلیل افزایش سرعت جریان و نیروي انتقالدهنده ذرات، میزان تلفات خاك افزایش نشان داد. یافتههاي این پژوهش اهمیت شیب و اثر آن بر تلفات خاك در قالب فرسایش بینشیاري در اراضی تحت کشت واقع بر شیبهاي تند را نشان میدهد. بنابراین، لازم است اصول حفاظت خاك در اراضی شیبدار در راستاي مهار تلفات خاك رعایت شود.
کلمات کلیدي: شبیهساز باران، شیب، فرسایش بینشیاري، هدررفت خاك.
مقدمه
در دهههاي اخیر عوامل تهدیدکننده خاك مختلف در ایران زمینه فرسایش خاك فراهم آید، بهطوريکه هرساله مقادیري از خاكهاي حاصلخیز از چرخه تولید خارج میشود. فرسایش خاك باعث تغییر در خصوصیات فیزیکی خاك شده و از آنجاکه خصوصیات انفرادي مانند ساختمان، بافت، جرم مخصوص ظاهري، میزان نفوذپذیري، عمق انتشار ریشه و ظرفیت نگهداري آب قابلاستفاده در ارتباط نزدیک با همدیگر میباشند، لذا در هرکدام از آنها باعث تغییر در تمام ویژگیها میشود - Diana, 2014 - همچنین باعث تغییر در خصوصیات شیمیایی خاك کاهش مواد آلی، کاهش مواد معدنی ازجمله عناصر غذایی و ظاهر شدن طبقه تحتالارضی با حاصلخیزي اندك و اسیدیته و یا قلیایت شدید میباشد. علاوه بر این فرسایش خاك موجب شست و شوي عناصر غذایی خاكهاي سطحی شده و قدرت تولید اراضی فرسایش یافته میابد . - Teramage et al., 2013 -
فرسایش بینشیاري شامل جداشدن ذرات خاك در اثر برخورد قطرههاي باران و انتقال این ذرات در اثر پاشمان و جریان ورقهاي است . - Mahmoodabadi and Cerda, 2013 - هدر رفت خاك ذراتی از خاك هستند که طی فرآیند فرسایش از بستر خود جداشده و به کمک یک عامل انتقالدهنده به یک مکان دیگر حمل میشود همچنین باعث هدر رفت مواد غذایی و به هم خوردن ساختمان خاك میشود به بیان دقیقتر هدر رفت خاك، مقدار خاك فرسایشیافته از واحد سطح در واحد زمان است در تمام سطح بالادست یک نقطه اندازهگیري که میتواند خروجی یک حوزه آبخیز - Yuan et al., 2016 - و یا یک کرت باشد. مقدار شیب نیز یکی از عوامل اصلی مؤثر بر برداشت و حمل ذرات خاك میباشد . - Fu et al., 2011 - نتایج مطالعات پیشین حاکی از ارتباط شیب با هدر رفت خاك است. علاوه بر اینکه در صد شیب بر مقدار نفوذ تأثیر دارد، در هدر رفت خاك، اثر بارندگی بر تولید رسوب به نوع خاك بستگی دارد و همچنین میزان هدر رفت خاك با افزایش شدت بارندگی و شیب افزایش مییابد - علوينیا و همکاران، . - 1396
Liu و همکاران - 2015 - اثرات شدت بارندگی و شیب را بر هدر رفت خاك مورد مطالعه قراردادند که نتایج حاکی از آن بود که رواناب بهشدت بارندگی حساسیت بیشتري از شیب دارد که در نهایت رابطه میزان رسوب با شدت بارندگی و شیب افزایشی تشخیص داده شد. هرچند میزان هدر رفت خاك ناشی از فرسایش شیاري بیشتر از فرسایش بینشیاري است، ولی بهطورکلی فرسایش بین شیاري در مکانهایی مانند اراضی مرتعی، زمینهاي شخم نخورده و یا زمینهایی که شیب آنها کم است، بهعنوان فرآیند غالب فرسایش به شمار میرود. به دلیل سهم زیاد فرسایش بینشیاري در انتقال ذرات ریز خاك، این فرآیند بهطور عمده مسئول کاهش حاصلخیزي خاك میباشد عسگریان و همکاران - 1392 - پژوهشی را بهمنظور بررسی اثر شیب بر روي هدر رفت خاك با استفاده از شبیهساز باران، با توجه به منطقه در دو شیب 10 و 30 درصد انجام دادند نتایج نشان داد که میزان هدر رفت خاك در این دو شیب متفاوت بوده و بیشترین هدر رفت درشیب 30 درصد میباشد و همچنین فرسایش بین شیاري در مقایسه با فرسایش شیاري، کمتر تحت تأثیر شیب قرار میگیرد. هدف از انجام این پژوهش بررسی تأثیر شیب بر تلفات خاكهاي مختلف اطراف کرمان در اثر فرسایش بینشیاري در چهار شیب متفاوت است.
مواد و روشها
در این پژوهش نمونهبرداري از هفت زمین کشاورزي شهرستان کرمان با خصوصیات متفاوت و نامهاي نمونه خاك 1، 2 و 3 تا 7 انجام گردید. بعد از انتقال نمونهها به آزمایشگاه، هر نمونه بهطور جداگانه هوا خشک و بعد از کوبیده شدن، آنها از الک 4/75 میلیمتر عبور داده شد. این پژوهش بهوسیله سامانه شبیهساز باران متعلق به آزمایشگاه فرسایش و حفاظت خاك گروه علوم و مهندسی خاك دانشگاه شهید باهنر کرمان انجام شد. براي اندازهگیري فرسایش بینشیاري، از یک تشتک واقع در زیر دستگاه استفاده شد. هر نمونه خاك درون تشتک شبیهساز باران قرار میگرفت و بعد از تسطیح و اشباع تدریجی، درشیبهاي مختلف شامل 1، 2، 3 و 5 درصد قرار میگرفت و باران با شدت مشخص و ثابت 30 میلیمتر بر ساعت بر روي آن ایجاد میشد. همچنین مدت هر رخداد بارش 40 دقیقه در نظر گرفته شد. در هر شیب و براي هر نمونه خاك، نمونه رسوب بهطور جداگانه جمعآوري و در دماي 105 درجه سانتیگراد خشک گردید سپس مقدار رسوب خشکشده را با ترازوي یکهزارم وزن و در نهایت مقدار تلفات خاك حساب شد. علاوه بر این، برخی ویژگیهاي نمونه خاكها نیز با روشهاي مرسوم اندازهگیري شد. بافت خاك به روش هیدرومتري، رطوبت اشباع با استفاده از آون و ترازو، توزیع اندازه ذرات خاکدانه بهوسیله سري الک، هدایت الکتریکی - EC - بهوسیله دستگاه هدایتسنج الکتریکی، واکنش خاك بهوسیله دستگاه pH متر دیجیتال و آهک به روش تیتراسیون تعیین شد.
نتایج و بحث
برخی ویژگیهاي فیزیکی و شیمیایی نمونه خاكهاي موردمطالعه در جدول 1 ارائهشده است. نتایج جدول 1 نشان داد که خاكهاي 1،2،6 و 7 داراي بافت لومی، نمونه خاكهاي 3 و 5 داراي بافت شنی- لومی و خاك 4 لومی – شنی میباشد. با توجه به شرایط منطقه و آبوهواي آن، همه خاكها داراي محیطی خنثی تاکمی قلیایی هستند. هدایت الکتریکی خاك 5 با 7/89 دسی زیمنس بر متر و خاك 7 با 29/60 دسی زیمنس بر متر داراي بیشترین مقدار میباشد که بیانگر محیطی نمکی و شور است. درصد کربنات کلسیم معادل حداقل 15/30 در خاك 4 و حداکثر 40 در خاك 1 میباشد که نشاندهنده آهکی بودن منطقه است. مقادیر بالاي کربنات کلسیم در خاك به دلیل سنگ مادري آهکی مناطق خشک و نیمهخشک بوده که بهمرورزمان تحت تأثیر هوا دیدگی قرار میگیرد که وجود مقدار زیاد آهک موجب افزایش مقاومت و سفت شدن سطح خاك میگردد درنتیجه تولید رواناب افزایش مییابد. همچنین بررسی میانگین وزنی قطر خاکدانه به روش الک تر نشان داد که خاكهاي منطقهغالباً پایداري اندکی در آب دارند و ازاینرو انتظار میرود مقاومت کمتري در برابر عوامل فرساینده ازجمله ضربه قطرات باران داشته باشند.
جدول -1 برخی ویژگیهاي فیزیکی و شیمیایی نمونههاي خاك مورد مطالعه
نتایج نشان داد که بین مقدار سیلت و رس یک خاك و فرسایشپذیري آن ارتباط نزدیکی وجود دارد. هرچه مقدار سیلت یک خاك بیشتر باشد فرسایشپذیري آن بیشتر درنتیجه تلفات خاك هم بیشتر میشود زیرا سیلت چسبندگی ندارد و در اثر مرطوب شدن خاکدانهها به سهولت شکسته شده و ذرات سیلت جدا و منتقل میشوند همچنین ذرات رس به دلیل خاصیت چسبندگی در برابر فرسایش مقاوم هستند. افزایش رس باعث کاهش نفوذپذیري و افزایش رواناب و همچنین کاهش رس باعث تولید رسوب بیشتر و تلفات بیشتر خاك میشود پس با توجه به شکلهاي 1 و 2، نمونه خاك 7 و 4 داراي بیشترین مقدار سیلت و کمترین مقدار رس هستند درنتیجه بیشترین میزان تولید رواناب، تولید رسوب و حداکثر مقدار تلفات خاك را دارا میباشند.
