بخشی از مقاله
چکیده
فرسایش از تهدیدات وارد بر خاک است و عوامل متعددی در وقوع فرسایش دخیل هستند. در این پژوهش اثر شدت بارندگی و شیب زمین به صورت جداگانه و متقابل بر میزان نفوذ و عمق خیسشدگی خاک در دیمزارهای منطقه کلاله استان گلستان بررسی شد. چهار شدت بارندگی 33، 64، 80 و 110 میلیمتر بر ساعت در سه طبقه شیب 6، 12 و 25 درصد توسط بارانساز کامفورست در تعداد چهار تکرار شبیهسازی انجام شد. بر اساس نتایج به دست آمده در پژوهش حاضر نشان داد که اثر شدت بارندگی و شیب بر نفوذ و عمق خیسشدگی در سطح اعتماد 95 درصد معنیدار میباشد.
مقدمه
خاک از مهمترین اجزای منابعطبیعی و زیستگاه گیاهان محسوب میشود. در مطالعات جدید مرتبط با محیطزیست نقش خاک همواره پررنگتر میشود. فرسایش خاک از جمله خطراتی است که متوجه خاک است و لازم است عواملی که به نوعی در ارتباط با فرسایش خاک هستند مورد بررسی قرار گیرند. فرسایش انواع مختلفی دارد و فرسایش آبی از جمله متداولترین نوع فرسایش خاک است. در فرآیند فرسایش آبی نفوذ نقش مهمی دارد. اولین مرحله در هنگام بارش و بعد از آن نفوذ آب به درون خاک به وقوع میپیوندد. ورود آب از سطح به درون خاک را نفوذ میگویند. هنگامی که خاک از آب اشباع شد و یا شدت بارش بیش از شدت نفوذ بود و یا اینکه اندوده سطحی در روی خاک ایجاد شد رواناب به وقوع میپیوندد. وقوع نفوذ بسته به شرایط خاک و ویژگیهای بارندگی حالات مختلفی دارد.
از جمله شرایط خاک میتوان عوامل شدت بارندگی و تندی شیب دامنه را نام برد. اثر این دو عامل به صورت جداگانه مورد بررسی قرار گرفتهاند اما اثر متقابل آنها بر متغیرهای نفوذ به صورت متقابل در دیمزارها کمتر مورد پژوهش قرار گرفته است. از مهمترین آثار افزایش شدت بارندگی اشباع سریع خاک سطحی و کاهش نفوذ خاک را میتوان نام برد. استفاده نامناسب از اراضی باعث فرسوده شدن و شسته شدن تدریجی خاک میشود . - 1 - نوع کاربری زمین تاثیر زیادی بر فرایندهای هیدرولوژیک خاک دارد. پوشش جنگلی، مرتع و دیمزار هرکدام به دلیل داشتن پوشش گیاهی متفاوت پاسخ هیدرولوژیک متفاوت دارند. در مناطق عاری از پوشش گیاهی مانند دیمزارها در فصلهای خاص، خاک بدون پوشش در معرض قطرات مستقیم باران قرار دارد و فرآیندهای نفوذ، رواناب و در نهایت فرسایش خاک به وقوع میپیوندد. دیمزارها سطحی حدرود 10 میلیون هکتار را در ایران پوشاندهاند - - 2 اما در مجموع اطلاعات جامع و بههنگامی در مورد وسعت این اراضی در دسترس نیست.
با شروع بارش باران فرسایشهای پاشمانی و سطحی به وقوع میپیوندند که مقدمهی انواع دیگر فرسایش میباشند. بدیهی است شناخت عوامل موثر در وقوع پاشمان و فرسایش سطحی و جلوگیری از به وقوع پیوستن آن میتواند در مهار پدید آمدن فرسایشهای شدیدتر اعم از فرسایش شیاری، خندقی و موارد دیگر موثر باشد. نفوذ و رواناب به دلیل ارتباط تنگاتنگ معمولا با هم مورد پژوهش قرار داده میشوند.. بنابراین در مطالعات مربوط به نفوذ بایستی رواناب نیز مورد بررسی قرار گیرد.
در خصوص اثر شدت بارندگی بر ارتفاع نفوذ و متغیرهای آن پژوهشهای قبلی در دیگر کاربریها و در مواردی در کاربری دیم بر اثر شدت بارندگی تاکید داشتهاند 3 - و 4 و 5 و 6 و - 7 و حتی در مواردی اهمیت بیشتر شدت بارندگی نسبت به دیگر تیمارها بهویژه در سطوح بالای شدت بارندگی به اثبات رسیده است 8 - و . - 9 با توجه به پژوهشهای انجام شده میتوان بیان نمود که نفوذ متاثر از عوامل مختلفی است. با مطالعهی این فرآیندها و عوامل موثر بر آن میتوان راهکارهای مدیریتی و احیایی را ارائه و نسبت به کمی نمودن تغییرات نفوذ اقدام نمود. هدف این پژوهش بررسی تغییرات نفوذ با تغییرات شدت بارندگی و شیب زمین در منطقه کلاله استان گلستان میباشد.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه: پژوهش حاضر در دیمزارهای واقع در روستای پیشکمر از توابع شهرستان کلاله در استان گلستان انجام شد. پیشکمر از لحاظ مختصات جغرافیایی در محدوده عرض جغرافیایی 37 درجه و 31 دقیقه شمالی و طول جغرافیایی 55 درجه و 35 دقیقه شرقی قرار دارد. انتخاب این منطقه برای انجام آزمایش وجود اراضی دیم، حساسیت خاک، وجود رخسارههای فرسایشی و وجود جهتهای مختلف در منطقه میباشد. کاربریهای عمده منطقه را زراعت دیم تشکیل میدهد. در شکل 1 موقعیت منطقه پیشکمر در استان گلستان مشاهده میشود.
شکل -1 موقعیت روستای پیشکمر از توابع منطقه کلاله در استان گلستان
ویژگی بارانساز مورد استفاده و اطلاعات بارندگی: بارانساز مورد استفاده، بارانساز صحرایی ساخته شده در پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری میباشد که نمونهای از طرح - 10 - Kamphorst بوده و دارای کرت با مساحت 625 سانتیمترمربع بوده و بهراحتی قابل حمل است. بارانساز شامل سه قسمت آبپاش با قابلیت تنظیمکنندگی فشار برای ایجاد بارش استاندارد، پایه و قاب فلزی، تشکیل شده است . - 11 - شدتهای باران متناسب با شرایط منطقه مورد بررسی و با در نظر گرفتن آمار باراننگاری ایستگاههای نزدیک به منطقه انتخاب شد. برای این منظور 4 سطح شدت بارندگی حدود 30، 60، 80 و 110 میلیمتر در ساعت در سه طبقه شیب 6، 12 و25درصد مورد بررسی قرار گرفت. منظور حذف اثر مدت بارندگی، مدت یکسان 15 دقیقه برای شدتهای مورد بررسی مد نظر قرار گرفت.
انتخاب محل نمونهبرداری و برداشت نمونههای رواناب، رسوب و خاک: بعد از مشخص شدن محدودهی مطالعاتی که اراضی دیم در منطقه میباشد، منطقهای در محدوده روستای پیشکمر برای انجام پژوهش انتخاب شد. در اراضی دیم سه طبقه شیب 6، 12 و25 درصد مشخص شد و بارانساز مستقر و اقدام به شبیهسازی شد. در هر محل برای هر شدت بارندگی 4 تکرار انجام شد. بهمنظور یکسانسازی شرایط، شدت و مدت بارش، میکروتوپوگرافی و شرایط سطحی هر پلات در تمامی آزمایشهای شبیهسازی باران، ثابت و یکسان در نظر گرفته شد. به منظور حذف عامل تاج پوشش گیاهی در تولید رواناب و هدررفت خاک و یکسانسازی شرایط در تمامی آزمایشها و با توجه به سطح محدود پلات، مناطق عاری از پوشش گیاهی انتخاب شد - 12 - و تنها عملی که انجام شد برداشت کاه و کلش از سطح خاک بود.
پس از مشخص نمودن محل انجام آزمایش برای رساندن رطوبت خاک به حد رطوبت مزرعه - Fc - که اطلاعات دقیقی از آن در دسترس نبود آبپاشی دستی بر روی خاک که توسط گونی نخی از برخورد مستقیم قطرات آبپاش محافظت شده بود انجام شد. هدف از این کار یکسان کردن رطوبت پیشین در همه آزمایشات بود. به این ترتیب برروی یک خط مستقیم گونی کنفی به ابعاد 10×0/5 متر به گونهای قرار داده شد که تمامی سطح آن دارای یک شیب باشند سپس به کمک آبپاش دستی حجم آبی معادل پنج لیتر برای هر 0/5×0/5 متر به صورت یکنواخت در سطح گونی پاشیده شد. پس از انجام این کار، زمین بعد از حدود 24 ساعت دارای رطوبت پیشین تقریبا یکسان و عمق خیسشدگی خاک به طور متوسط پنج سانتیمتر برای تمام نقاط نمونه برداری بود. دارد. در نهایت اقدام به شبیهسازی باران و نمونهگیری در منطقه شد.
