بخشی از مقاله
چکیده
چرخههای یخ زدن و ذوب شدن از جمله مهمترین عوامل اقلیمی هستند که خاکهای سطح زمین را تحت تاثیر قرار داده و باعث تغییر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها میشوند. در آزمایشی که بر روی یک خاک با دو کاربری مختلف - خاک بکر و خاک کشت شده - انجام شد، تاثیر صفر، 3، 6 و9 چرخه یخ زدن و ذوب شدن بر پایداری خاکدانهها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با افزایش تعداد چرخههای یخ زدن و ذوب شدن، پایداری خاکدانهها به صورت معنیداری در هر دو نوع کاربری ذکر شده کاهش یافت ولی تاثیر چرخههای یخ زدن و ذوب شدن بر پایداری خاکدانههای خاک بکر بیشتر از خاک کشت شده بود.
واژه های کلیدی: چرخههای یخ زدن و ذوب شدن، پایداری خاکدانه، خاک بکر، خاک کشت شده
مقدمه
یخ زدن و ذوب شدن خاک یک فرآیند طبیعی و اجتناب ناپذیر در بسیاری از نقاط جهان است که بر ثبات خاکدانهها اثر میگذارد . - Edwards, 2006 ; Lehrsch et al.,1998 - مطالعات انجامگرفته در این مورد اغلب گویای این واقعیت هستند که چرخههای یخ زدن و ذوب شدن پایداری خاکدانه را کاهش میدهند - Edwards, 2006 - ، زیرا بالاترین میزان فرسایشپذیری خاک اغلب طی گرم شدن خاک در فصل بهار مشاهده میشود . - Chow et al., 2000 - اغلب فاصله زمانی کمی بین بالاترین دوره فرسایشی خاک و عمل یخ زدن و ذوب شدن خاک وجود دارد و پایین بودن پایداری خاکدانهها در اثر یخ زدن و ذوب شدن خاک در بهار معمولا به عنوان یک محرک برای فرسایشپذیری شدید خاک در این فصل گزارش شده است. بررسی تغییرات پایداری خاکدانهها در طول فرآیند یخ زدن و ذوب شدن برای روشن شدن ارتباط بین یخ زدن و ذوب شدن، پایداری خاکدانهها و فرسایشپذیری خاک لازم و ضروری است و این رابطه تحت تأثیر تعداد چرخههای یخ زدن و ذوب شدن و محتوای آب خاک قرار میگیرد. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی تأثیر تعداد چرخه های یخ زدن و ذوب شدن خاک در رطوبت اشباع بر پایداری خاکدانه در دو خاک بکر و کشت شده بود.
مواد و روشها
به منظور بررسی تاثیر تعداد چرخههای یخ زدن و ذوب شدن بر پایداری خاکدانهها در یک خاک با کاربری مختلف یک آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در آزمایشگاه به اجرا در آمد. فاکتورهای مورد بررسی در این آزمایش نوع کاربری اراضی - بکر و کشت شده - و تعداد چهار چرخه یخ زدن و ذوب شدن - صفر، 3، 6، - 9 بود که بر روی در خاکدانههایی با میانگین قطر چهار تا شش میلیمتر و در رطوبت اشباع اعمال گردیدند. برای انجام این آزمایش از یک چمنزار واقع در منطقه سلطانیه در استان زنجان - زمین بکر - و یک زمین زراعی مجاور آن که خصوصیات ذاتی مشابه داشتند، از عمق صفر تا 10 سانتیمتری دو نمونه مرکب خاک از مساحتی حدود یک هکتار - با مخلوط کردن 20 نمونه فرعی - برداشت شدند. پس از همگن کردن نمونه های فرعی، خاکدانههای با اندازههای چهار تا شش میلیمتر توسط الک برای انجام آزمایش از خاکهای مورد نظر جدا شدند. سپس نمونه های 200 گرمی از خاکدانههای چهار تا شش میلیمتر توزین و در قوطیهای کوچک درب دار ریخته شدند. هنگام یخ زدن نمونهها در دمای -10 درجه سانتیگراد در فریزر به مدت 24 ساعت نگهداری شدند و سپس به مدت 72 ساعت برای ذوب شدن در دمای 5 درجه سانتیگراد در داخل یخچال قرار گرفتند. در نمونههایی که تعداد چرخههای یخ زدن و ذوب شدن کمتر از 9 بار بود، چرخهها در پایان دوره خوابانیدن اعمال شدند به طوری که همه نمونههایی که دارای چرخه یخ زدن و ذوب شدن بودند همزمان به پایان رسیدند. سپس کلیه نمونهها هوا خشک شد و در آنها پایداری خاکدانه به روش الک تر اندازهگیری و نتایج به صورت میانگین وزنی قطر خاکدانه گزارش شد.
نتایج و بحث
جدول 1 برخی از ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاکهای مورد مطالعه را نشان میدهد.
نتایج حاصل از بررسی چرخههای یخ زدن و ذوب شدن بر پایداری خاکدانه در دو خاک مورد مطالعه در شکلهای 1 و 2 و3 نشان داده شده است. چرخههای یخ زدن و ذوب شدن در هر دو نمونه خاک بکر و کشت شده باعث کاهش پایداری خاکدانهها شدند و هرچه تعداد چرخههای یخ زدن و ذوب شدن افزایش یافت پایداری خاکدانهها بیشتر کاهش یافت. - 1981 - Chamberlain اظهار داشت که به طور کلی پایداری خاکدانهها پس از ذوب شدن ضعیفتر از زمان قبل از یخ زدن هستند، زیرا خاکدانهها نمیتوانند همه رطوبت خود را بلافاصله بعد از ذوب شدن دوباره جذب کنند. چنین گزارش شده است که بررسی تأثیر یخ زدن و ذوب شدن خاک بر پایداری خاکدانهها میتواند یک شاخص مهم برای فرسایشپذیری خاکها باشد و این اثر ممکن است با بافت خاک، مقدار ماده آلی، اندازه اولیه خاکدانهها، مقدار آب خاک در زمان یخ زدن، تعداد چرخههای یخ زدن و ذوب شدن تغییر کند - Benoit, 1973 ; Mostaghimi et al., 1988 ; Lehrsch et al., 1991 ; Staricka and . - Benoit, 1995 در پژوهش حاضر دو خاک با کاربری مختلف مورد قرار گرفت و از آنجا که شرایط ذاتی خاک مثل بافت خاک و اندازه اولیه خاکدانهها، مقدار آب خاک در زمان یخ زدن و تعداد چرخههای یخ زدن و ذوب شدن در هر دو خاک یکسان بودند، تفاوت در پایداری خاکدانه ها را میتوان به تفاوت در میزان ماده آلی خاکها نسبت داد. در نمونههای شاهد که فاقد چرخه های یخ زدن و ذوب شدن بودند، پایداری خاکدانهها در خاک کشت شده نسبت به خاک کشت نشده بیشتر بود که دلیل آن بالا بودن درصد ماده آلی در خاک بکر است - شکل - 2000 - Dexter and Watts . - 1 دریافتند که با افزایش مقدار ماده آلی، مقاومت کششی در خاکدانهها افزایش یافت. آنها خاکهایی با مقادیر مختلف مواد آلی را بررسی کرده و نشان دادند که ماده آلی تأثیر مثبتی در افزایش مقاومت کششی در خاکدانهها داشت.
