بخشی از مقاله
تأثیر پخش سیلاب بر خصوصیات فیزیک و شیمیایی خاک ایستگاه تحقیقاتی تنگستان استان بوشهر
چکیده استفاده از سیلاب از طریق پخش سیلاب بعنوان یکی از راههای استفاده بهینه از منابع آبهای سطحی از قدیم الایام در مناطق خشک مرسوم بوده است. پخش سیلاب بر روی اراضی درشت دانه (مخروط افکنه ها) اثرات متفاوتی را بر روی خاک سطحی بر جای خواهد گذاشت. کیفیت و کمیت رسوبات حمل شده و کیفیت شیمیایی سیلاب، از جمله عوامل مهم در تغییرات ایجاد شده بر خصوصیات فیزیکوشیمیایی خاکها، پس از اجرای سیستم پخش سیلاب است. در این بررسی تأثیر پخش سیلاب بر خصوصیات خاک پس از ۷ سال اجرای پخش سیلاب تنگستان در استان بوشهر، مورد ارزیابی قرار گرفته است. بدین منظور در سه فاز مختلف پروژه، مناطق پخش سیلاب شده و شاهد انتخاب و نمونه برداری از عمق ۲۵-۰ سانتی متری انجام شده است و سپس خصوصیات مختلف فیزیکوشیمیایی در آزمایشگاه تعیین گردید. این تحقیق در قالب طرح بلوک کامل تصادفی مورد ارزیابی قرار گرفته است. عدم تغییر در تخلخل کل خاک و نیز معنی دار نبودن میزان هدایت الکتریکی ، واکنش خاک، نسبت جذب سدیم، ماده آلی ، آهک معادل و همچنین افزایش درصد رس و سیلت و بالا رفتن درصد اشباع خاک از نتایج این تحقیق است. موارد فوق حاکی از بهبود شرایط رطوبتی و ایران سرزمینی خشک و نیمه خشک با نزولات جوی بسیار کم است به طوریکه میانگین سالانه بارش کشور در حدود ۲۴۰ میلی متر بوده و خیلی کمتر از میانگین کره زمین که ۸۶۰ میلی متر است، می باشد. بنابراین خشکی در ایران یک واقعیت اقلیمی است. از مجموع ۱۳۰ میلیارد متر مکعب آب قابل استحصال فقط ۵۴ میلیارد متر مکعب مصرف شده و بقیه از دسترس خارج می گردد. همچنین افت سالانه آبهای زیرزمینی در کشور حدود ۵/۵ میلیارد متر مکعب برآورد شده است [۵]. لذا توجه به استفاده از آبهای جاری و انجام پروژه های مختلف تغذیه سفره های زیرزمینی از اولویتهای دستگاههای مرتبط با امر کشاورزی و منابع طبیعی است.
وقوع سیلابهای مخرب طی سالهای اخیر روند صعودی داشته است به گونه ایی که در دهه ۴۰، حدود 203 مورد سیل و در دهه ۷۰ بیش از ۴۸۰ مورد سیل گزارش شده است. همچنین میزان رسوب از ۵۰۰ میلیون تن در سال ۱۳۳۰ به ۲/۷ میلیارد تن در سال ۱۳۷۸ افزایش یافته است.
جمع آوری آبهای سطحی از قدیم الایام در ایران رایج بوده است. در استان بوشهر با استفاده از سیلابهای فصلی بخش اعظم نخلستانها آبیاری شده و بخشی از نیاز آبی گیاه و نیاز آبشویی خاک از همین طریق مرتفع می شده است.
به منظور استفاده حداکثر از سیلاب و تغذیه آبخوانها، احیای اراضی بیابانی و بهبود مراتع، سیستم پخش سیلاب برروی اراضی مخروط افکنه درشت دانه، به عنوان یک طرح ملی در مناطق مختلف کشور اجرا و همزمان تحقیقات گسترده ای در جهت ارزیابی تأثیر این سیستم بر منابع آب و خاک و گیاه شروع و در حالي انجام است که ایستگاه تحقیقاتی تنگستان استان بوشس هر نیسز در شمېر راستا بوده است و تحقیق حاضر هدف، برز الشهي تأثیر پخش سیلاب بر خصوصیات فیزیکو شیمیایی خاک ایستگاه تحقیقاتی تنگستان در استان بوشهر انجام پذیرفته است. محققین زیادی در این خصوص تحقیق نموده اند( WALTER ۱۹۶۰) در تحقیقی در خصوص تأثیر پخش سیلاب بر پوشش گیاهی در مونتانا، افزایش کمی و کیفی پوشش گیاهی را گزارش نموده است. وی عمق، مقدار و نوع نمکهای خاک، شدت و کیفیت سیلاب را به عنوان عوامل مهم در پخش سیلاب معرفی میکند ۸. توسلی و همکاران (۱۳۷۹) تأثیر پخش سیلاب بر نفوذپذیری خاک عرصه پخش سیلاب کبودرآهنگ تهران را پس از ۵ بار آبگیری طی دوسال مطالعه نمودند. آنها میزان کاهش نفوذپذیری منطقه پخش سیلاب را ۰/۳۵ سانتیمتر در ساعت محاسبه و عامل آنرا مسدود شدن خلل و فرج خاک در اثر درات ریز و معلق و افزایش نسبت جذب سدیم در این مناطق گزارش نموده اند ]۲]. محمدی و همکاران (۱۳۷۹) در بررسی پخش سیلاب بر خصوصیات خاک در استان کردستان پس از چهار سال متوالی نمونه برداری از اعماق مختلف خاک، خصوصیات آنها را مورد ارزیابی قرار دادند. آنها دریافتند که تغییری در واکنش خاک رخ نداده و همزمان، میزان هدایت الکتریکی کاهش یافته است. همچنین بدلیل کاهش درصد مواد خنثی شونده، روند اصلاحی در خاک مشاهده می شود. البته کاهش نفوذپذیری به علت تغییر در بافت خاک، از دیگر نتایج این تحقیق بوده است [۶]. رهبر (۱۳۸۱) با بررسی برخی تغییرات فیزیکی و شیمیایی خاک شبکه های پخش سیلاب گر بایگان فسا، بهبود شرایط حاصلخیزی را در اثر پخش سیلاب گزارش نموده است. افزایش عناصر کم مصرف شامل آهن، مسی، منگنز، روی و همچنین عناصر پرمصرف، مواد آلی و اسیدیته خاک از نتایج تحقیق ایشان بوده است[۳]. سکوتی اسکویی (۱۳۸۱) در بررسی تأثیر پخش سیلاب بر خصوصیات خاک ایستگاه پلدشت آذربایجان غربی پس از سه سال آبگیری، افزایش هدایت الکتریکی، درصد اشباع، کربن آلی و رس را به ترتیب ۶۱/۱، ۹/۱، ۲/۷ و ۱۰۰ درصد گزارش نموده است. وی کاهش اسیدیته، شن و نفوذپذیری را به ترتیب ۰/۷۴، ۳/۵ و ۲۴/۸ درصد گزارش نموده و ادامه این روند را موجب کاهش بهره وری این اراضی قلمداد میکند [۴]. نوربخش (۱۳۷۸) در بررسی تخمین حدود رطوبتی ظرفیت مزرعه و نقطه پژمردگی دائم از روی برخی خصوصیات خاک، همبستگی معنی داری را بین درصد شن ، ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی با ظرفیت مزرعه ای بدست آورد. وی همچنین میزان سیلت، ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی را بعنوان پارامترهای اصلی تخمین رطوبت پژمردگی معرفی کرده است [7]
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه، ایستگاه تحقیقاتی تنگستان، در ۸۵ کیلومتری شمال شرق بندر بوشهر و ۱۵ کیلومتری شمال شهرستان تنگستان، بین عرضهای شمالی ۵۵ و ۲۸ تا ۶۰ و ۲۹ و طولهای شرقی ۱۷ و ۵۱ تا ۲۰ و ۵۱ قرار گرفته است. این اراضی شمال مخروط افکنه های مجاور رشته کوه قلعه دختر، بین روستاهای محمود احمدی و اشکالی می باشد. از مجموع فازهایی که پخش سیلاب در انها انجام شده است سه فاز بمنظور مطالعه انتخاب گردید (شکل ۲). عمق کم و جوان بودن خاک، نفوذپذیری زیاد به دلیل بافت، عمق کم خاک و بالا بودن درصد سنگریزه در پروفیل، بالا بودن درصد کربنات کلسیم معادل و پایین بودن درصد مواد آلی خاک، از خصوصیات عمومی خاکهای این ناحیه است.
برای بررسی تأثیر پخش سیلاب بر خصوصیات خاک، در ۳ فاز مختلف طرح پخش سیلاب تنگستان، ۶ ناحیه مطالعاتی تعیین گردید. به صورتیکه در هر فاز دو منطقهٔ پخش سیلاب و شاهد تعیین و کلا شش ناحیه شامل ۳ ناحیه شاهد و ۳ ناحیه پخش سیلاب شده انتخاب شدند. سعی گردید تا بر اساس شیب کلی، در فاصله بین کانالهای اول، دوم و سوم نمونه برداری از تیمار پخش سیلاب شده به گونه ای صورت گیرد که شرایط عمومی منطقه را شامل شود لذا نمونه برداری در بخشهای میانی بین دو کانال انجام و نمونه ها بر اساس شیب اراضی به ترتیب از بالا دست به پایین دست برداشت شدند. در هر فاز ۱۰ نمونه از عمق ۲۵-۰ سانتیمتری برداشت شد که ۵ نمونه شاهد و ۵ نمونه به عنوان تیمار پخش سیلاب مشخص شدند. شکل یک طرح شماتیک نمونه برداری را نشان می دهد.
هنگام نمونه برداری، کلوخه هایی در عمق ۲۵-۰ سانتیمتری برداشت شد تا جهت تعیین وزن مخصوص ظاهری به آزمایشگاه منتقل گردد. کلیه نمونه های برداشت شده به آزمایشگاه منتقل و آزمایشات مختلف بر روی آنها انجام گرفت که آزمایشهای شیمیایی شامل اسیدیته خاک، هدایت الکتریکی عصاره گل اشباع، ازت کل، کلسیم و منیزیم محلول، سدیم محلول، نسبت جذب سدیم، آهک معادل، مواد آلی و آزمایشهای فیزیکی شامل بافت، وزن مخصوص ظاهری، وزن مخصوصی حقیقی، تخلخل کل خاک و درصد اشباع خاک بوده است. تاریخ نمونه برداری آبان ۱۳۸۱ و قبل از شروع بارندگی بوده است.
نتایج این طرح در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با شش تیمار و پنج تکرار و با استفاده از آزمون دانکن مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.
از آنجا که فاز شماره یک و دو از یک سیل جهت پخش سیلاب استفاده می کنند، آزمایشات فقط بر روی رسوبات فاز اول و سوم انجام شده است. با توجه به چند سال خشکسالی متوالی ، در مجموع ۱۰ مرحله آبگیری تا زمان انجام این مطالعه صورت گرفتسه بود که از مهمترین آنها، سیل دیماه ۱۳۸۰ بوده که حدود ۱۲۰ میلیمتر بارش در طول ۲۴ ساعت واقع گردید.
نتایج و بحث نزدیکترین ایستگاه کلیماتولوژی که دارای شرایط مشابه منطقه مطالعاتی است، ایستگاه کلیماتولوژی برازجان واقع در ۳۵ کیلومتری شمال این ناحیه می باشد. همچنین از آمار بارش ایستگاه باران سنجی اهرم، واقع در ۱۰ کیلومتری جنوب منطقه مورد مطالعه استفاده شده است. میانگین دمای روزانه ۲۶ درجه سانتیگراد و حداکثر و حداقل مطلق دما به ترتیب صفر و ۵۲/۵ درجه سانتیگراد گزارش شده است. میانگین بارش سالانه در حدود ۲۴۴ میلیمتر در ایستگاه باران سنجی اهرم اندازه گیری شده است. ضریب تغییرات بارندگی در یک دوره آماری ۲۷ ساله (۱۳۷۸-۱۳۵۱) برابر با و انحراف معیار محاسبه شده است. کمترین بارش ۴۱/۸ و بیشترین بارش ۵۱۹ میلیمتر بوده است. منحنی های شماره یک و دو به ترتیب، نمودار کامل دمایی ایستگاه کلیماتولوژی برازجان و منحنی آمبروترمیک ایستگاه سینوپتیک بوشهر را نشان می دهند. در جداول شماره (۱) و (۳) نتایج تجزیه خاکها و همچنین رسوبات کف کانال فاز شماره یک و فاز شماره سه آمده است. همچنین نتایج کیفیت سیلاب ۴ سیل مربوط به فازهای یک و دو در جدول شماره (۲) آمده است. همانطور که در جدول شماره سه مشخص شده است، با وجود کاهش حدود ۰/۱ در واکنش خاک مناطق پخش سیلاب شده نسبت به مناطق شاهد، تفاوت معنی داری بین تیمارها وجود ندارد. ضمن اینکه بالا بودن درصد آهک خاک و انحلال پذیری کم آن، زمان بیشتری را برای شستشو نیاز دارد. تجزیه رسوبات کف کانال نشان دهنده واکنش خاک بین ۶/۷-۷ است و این بیانگر شستشوی املاح سدیم از این رسوبات تحت تأثیر سیلاب بوده است. نتایج جدول شماره ۳ نشان می دهد، با وجود افزایش اندک هدایت الکتریکی در برخی تیمارهای پخش سیلاب شده نسبت به شاهد، تفاوتها معنی دار نیست. با توجه به هدایت الکتریکی سیلابهای جاری شده که از ۱/۴ تا ۲ دسی زیمنس بر متر در نوسان بوده است، و همچنین هدایت الکتریکی عصاره گل اشباع که در همین حدود است، و در کل اجرای پروژه پخش سیلاب وضعیت نمکهای محلول خاکا را خیلی تغییر نداده است. حتی در رسوبات کف کانالها نیز، هدایت الکتریکی نسبت به مناطق شاهد کمتر نشده است. این در حالی است که محمدی، کاهش هدایت الکتریکی و سکوتی اسکویی، افزایش آن را در عرصه های پخش سیلاب گزارش نموده اند. تفاوت در ساختار زمین شناسی حوضه و مواد مادری خاکها از علل تفاوت نتایج حاصله می تواند باشد. با توجه به نتایج جدول شماره ۳، افزایش محدود مواد آلی و نیتروژن کل خاک در اثر پخش سیلاب، تفاوت معنی داری را در این خصوصی با مناطق شاهد نشان نمی دهد. از آنجا که نمونه گیری خاکها در انتهای فصل گرما و قبل از رویش گیاهان یکساله و دور از درختان کاشته شده در طرح بوده، لذا می توان چنین نتیجه گیری کرد که دمای بالای محیط و خاک، باقیمانده گیاهی و مواد آلی اضافه شده در انتهای فصل رشد را از بین برده باشد. همچنانکه رسوبات کف کانال به دلیل سایه اندازی خاکریز و وجود رطوبت بالای اعماق زیرین و دمای کمتر دارای مواد آلی بسیار بیشتری هستند. البته در این رسوبات بقایای کود حیوانی حوزه بالا دست نیز گهگاه مشاهده می شود. افزایش نیتروژن و مواد آلی در عرصه های پخش سیلاب شده توسط سکوتی اسکویی (۱۳۸۱) و رهبر(۱۳۸۱) گزارش شده است.
با توجه به نتایج تجزیه فیزیکی که در جدول شماره ۱ آمده است و بر اساس آزمون دانکن، تغییرات درصد رس، شن و سیلت در اثر پخش سیلاب در سطح یک درصد معنی دار بوده و این تغییرات در جهت افزایش درصد رس و سیلت و در نتیجه کاهش در صسد شن است. از آنجا که بافت خاک در اراضی مخروط افکنه ای معمولاً سبک و فاقد رس لازم جهت حاصلخیزی و حفظ خاک دانسه ها است و همچنین عمق خاک در این مناطق خیلی کم است، تغییرات رخ داده شده در جهت احیای مناطق مذکور است. تغییرات بافتی می تواند منجر به افزایش ظرفیت نگهداری آب توسط خاک و استفاده بیشتر گیاهان از آب نگهداری شده گردد که در این ارتباط نوربخش (۱۳۷۸) کاهش درصد شن ، افزایش ماده آلی و ظرفیت تبادل کاتیونی را موجب افزایش رطوبت ظرفیت مزرعه ای معرفی نموده است. تأثیر این عامل بصورت افزایش تراکم و تاج پوشش گیاهی در مناطق پخش سیلاب شده مشهود است. تغییرات بافت خاک و افزایش سیلت و رس توسط محمدی (۱۳۷۹) و سکوتی اسکویی (۱۳۸۱) گزارش شده است. همچنین پخش سیلاب تأثیر معناسی داری بر روى تخلخلي کلی خاک نداشته است. با توجه به نتایج جدول شماره ۳، پخش سیلاب موجب کاهش نسبت جذب سدیم در تیمارهای پخش سیلاب شده نسبت به تیمارهای شاهد شده است، اما این کاهش معنی دار نیست. از آنجا که نسبت جذب سدیم خاک منطقه کلاً پایین است، تغییرات آن محسوسں نمی باشد. کاهش شدید نسبت جذب سدیم در رسوبات کف کانالها، به دلیل شتشوی زیاد سدیم محلول توسط آب بوده است. این در حالی است که توسلی (۱۳۷۹) و سکوتی اسکویی (۱۳۸۱) افزایش نسبت جذب سدیم در عرصه های پخش سیلاب شده را گزارش نموده اند. کیفیت سیلاب جاری شده به دلیل خصوصیات متفاوت لیتولوژیکی حوضه های مورد مطالعه ، از عواملی این اختلاف با وجود کاهش درصد آهک معادل در عرصه های
