بخشی از مقاله
چکیده
فرسایش بارانی یا فرسایش پرتابی یکی از انواع فرسایش آبی میباشد. تخریب خاکدانهها اولین پیامد برخورد قطرات باران بر سطح خاك میباشد. این پژوهش به منظور بررسی تاثیر باران بر تخریب خاکدانهها در خاكهاي با بافت مختلف انجام شد. آزمایش در30 خاك با چهار گروه بافتی و با تکرارهاي متفاوت انجام شد.
براي این منظور پس از جمعآوري90 جعبه محتوي خاکدانه 6 - تا 8 میلیمتر - ، جعبهها به مدت 30 دقیقه زیر دستگاه شبیهساز باران قرار گرفتند. نتایج نشان داد که تفاوتی معنیدار بین بافتهاي مختلف از نظر میزان تخریب خاکدانه - p<0/001 - وجود داشت. بیشترین تخریب خاکدانه در خاكهاي لومشنی مشاهده شد. تخریب خاکدانه همبستگی مثبت معنیدار با درصد شن داشت =0/71, p<0/01 - . - r تخریب خاکدانه تحت تاثیر منفی درصد ذرات سیلت - r =-0/63, p<0/01 - و رس - r =-0/70, p<0/01 - قرار گرفت.
-1 مقدمه
فرسایش بارانی در اثر برخورد قطرات باران به سطح خاك به وجود میآید. اولین پیامد برخورد قطرات باران بر سطح خاك، تخریب خاکدانهها میباشد. مقدار خاکدانههاي تخریب شده به استحکام نیروهاي چسبنده و نگهدارنده ذرات به یکدیگر و بزرگی نیروهاي تخریب کننده بستگی دارد - امباگو و بازوفی، . - 1998 هر چه از مقدار میانگین وزنی قطر خاکدانهها - MWD - کاسته شود، مقاومت خاکدانهها در برابر برخورد قطرات باران کمتر شده و به راحتی متلاشی میشوند و به صورت ذرات و خاکدانههاي کوچک قابل حمل در میآیند
به طور کلی تخریب تحت تاثیر عوامل مختلفی مانند ویژگیهاي باران، ویژگیهاي خاك، شرایط سطح زمین و پوشش سطح خاك قرار میگیرد. ویژگیهاي خاك مانند فراوانی ذرات خاك، اندازه، درصد و پایداري خاکدانهها در میزان وقوع فرآیندهاي فرسایش بارانی نقشی مهم دارند - بارتیس وروس، . - 2002 توزیع اندازه ذرات خاك - PSD - یکی از ویژگیهاي مهم فیزیکی خاك به شمار میرود - اسکیج و همکاران، - 2001 و میتواند شاخص مناسبی براي تشخیص حساسیت خاك در برابر تشکیل سله، تولید رواناب و فرسایش آبی باشد
بررسیهاي مختلفی در مورد فرآیند تخریب خاك تحت تاثیر باران انجام گرفته است. در پژوهشی راموس و همکاران - - 2002 اثر ضربه قطرات باران و ارتباط آن با پایداري خاکدانه نسبت به نیروهاي تخریب خاکدانه را بررسی کردند. نتایج نشان داد که خاكهایی که داراي میزان سیلت بالاتري هستند پایداري کمتري دارند. در پژوهشی والتا و همکاران - - 2006 تاثیر انرژي جنبشی قطرات باران در میزان تخریب خاکدانهها را بررسی کردند.
نتایج نشان داد با افزایش میزان انرژي جنبشی قطرات باران، میانگین وزنی قطر خاکدانهها به طور معنیداري کاهش و به دنبال آن میزان تخریب آنها افزایش یافت. در پژوهشی وانگ و همکاران - 2012 - میزان تخریب خاکدانه تحت تاثیر جریانهاي سطحی را بررسی کردند. نتایج نشان داد که تخریب خاکدانهها توسط جریان سطحی تحت تاثیر بافت خاك و اندازه خاکدانهها قرار داشت. خاکدانههایی با مقدار رس بیشتر و اندازه کوچکتر کمتر تخریب شدند. روحیپور و همکاران - 1389 - در پژوهشی که در چهار شدت مختلف بارندگی و در پنج شیب متفاوت بر روي چهار نمونه خاك انجام شد نشان دادند که با افزایش درصد خاکدانههاي پایدار، تخریب خاکدانهها توسط قطرات باران کاهش یافت و در عوض مقاومت خاك نسبت به فرسایش افزایش یافت.
-2 مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه واقع در 15 کیلومتري شمال غرب زنجان واقع بود. این پژوهش در سال 1390 انجام شد. براي انجام این پژوهش نمونههاي خاك از 30 دیمزار گندم تحت آیش در محدوده جغرافیایی58″ و 47′ و36º عرض شمالی و 45″ و32′ و48º طول شرقی جمعآوري گردید. براي نمونهبرداري خاك 90 جعبه حاوي خاکدانههایی با قطر 6 تا 8 میلیمتر تهیه شد. براي این منظور جعبههاي پلاستیکی مسطح و نفوذپذیر با ابعاد24 × 30 سانتیمتر و ضخامت 6 سانتیمتر به منطقه نمونهبرداري منتقل شدند. دلیل انتخاب خاکدانههایی با قطر 6 تا 8 میلیمتر بررسی دقیق میزان تخریب خاکدانهها تحت تاثیر ضربه قطرات باران بود. ویژگیهاي فیزیکی و شیمیایی خاك با روشهاي رایج آزمایشگاهی اندازهگیري شدند.
-3 بررسی فرآیند تخریب
فرآیندهاي فرسایش بارانی در چهار گروه بافت خاك در قالب طرح کاملا تصادفی مورد بررسی قرار گرفتند. براي تعیین فرآیند تخریب خاکدانهها، آزمایش در چهار رخداد بارندگی در سه تکرار - تعداد سه جعبه - انجام گرفت. براي این منظور نمونههاي خاك تحت باران شبیهسازي شده با شدت ثابت 60 میلیمتر بر ساعت و قطر قطره 2/63 میلیمتر به مدت 30 دقیقه قرار گرفتند.
یک سینی گالوانیزه در زیر جعبهها و یک حفاظ از همان جنس بر روي جعبهها قرار داده شد. پس از اعمال هر رخداد بارندگی براي بررسی میزان تخریب خاکدانه، نمونه خاك با سیلندر برداشت شد. خاك داخل سیلندر، از سري الکهاي 6 - ، 4، 2، 1/18، 0/5 و 0/25 میلیمتر - عبور داده شد. خاك قرار گرفته روي هر الک پس از خشک شدن در آون وزن شده و مقدار ذرات سنگریزه آن نیز جداگانه وزن شد. با استفاده از وزن خاکدانههاي هر بخش، میانگین وزنی قطر خاکدانه - MWD - با استفاده از رابطه زیر تعیین شد:
که در آن: :Xi میانگین قطر خاکدانههاي روي هر الک، : Wi نسبت وزن خاکدانههاي روي هر الک به وزن کل خاکدانههاي خاك، :n تعداد الک، نسبت وزن خاکدانهها به کمک فرمول زیرمحاسبه شد:
که در آن : Wi - a+s - وزن توده خاك باقی مانده پس از آزمایش روي هر الک - خاکدانه باقی مانده + شن - و Wi - s - وزن شن روي هر الک پس از آزمایش - گرم - میباشد.
-4 نتایج و بحث
نتایج حاصل از آزمایشهاي فیزیکی و شیمیایی خاك منطقه مورد مطالعه در جدول 1 آورده شده است. بر اساس نتایج خاك منطقه در چهار گروه بافتی شامل لومرسی 10 - نمونه - ، لومشنی 9 - نمونه - ، لومرسشنی 9 - نمونه - و شنلومی 2 - نمونه - قرار داشتند. و داراي مقادیر تقریبا مشابهی آهک - 9/71 -10/92 - بودند. مقدار ماده آلی خاك پایین بود. بررسی میانگین وزنی قطر خاکدانهها به روش الک تر نیز نشان داد که خاك منطقه عموما پایداري اندکی در مقابل آب داشته و از این رو مقاومت کمتري در برابر عوامل فرساینده از جمله باران داشت.
جدول.1 ویژگیهاي فیزیکی و شیمیایی خاك
بررسی حساسیت خاكها از نظر فرآیندهاي تخریب - جدول - 2 نشان داد که تفاوتی معنیدار بین خاكهایی با بافت مختلف از نظر میزان تخریب خاکدانهها - p<0/001 - وجود داشت.
جدول.2 تجزیه واریانس خاكهاي با بافت مختلف بر فرآیند تخریب خاکدانه
شکل1 فرآیند فرسایش بارانی را در خاكهاي مختلف نشان میدهد. نتایج نشان داد که بیشترین تخریب خاکدانهها در خاكهاي با بافت شنلومی 81/33 - درصد - و کمترین آن در خاكهاي بافت لومرسی 49/96 - درصد - رخ داد.
شکل.1 فرآیند تخریب خاکدانهها در خاكهاي با بافت مختلف
نتایج بررسی میزان و چگونگی تاثیر ذرات خاك بر فرآیندهاي فرسایش بارانی - جدول - 3 نشان داد که میزان تخریب خاکدانهها بر خلاف ذرات سیلت و رس به شدت تحت تاثیر ذرات شن - r =0/71 , p<0/01 - افزایش یافت.
جدول .3 همبستگی بین فرآیند تخریب خاکدانه و ذرات معدنی خاك
دلیل بالا بودن تخریب خاکدانه در خاكهاي با بافت شنلومی - شکل - 1، پایین بودن درصد رس - 4/83 - در این نوع خاكها بود. در خاكهاي با بافت لومرسی، به دلیل حضور بیشتر ذرات رسی، چسبندگی بین ذرات خاك و در نتیجه مقاومت خاکدانهها افزایش یافت. از این رو تخریب خاکدانهها تحت تاثیر قطرات باران در خاكهاي با بافت لومرسی کمترین بود. در خاكهاي با بافت شنلومی، درصد ذرات شن بالا بوده و به همین دلیل تخریب آنها بیشتر شد. در پژوهشی دنف و همکاران - 2001 - نشان دادند که نسبت خاکدانههاي پایدار در آب و همچنین تعداد کل آنها ممکن است تابعی از نوع خاك و نوع کانیهاي رسی، میباشد
