بخشی از مقاله
چکیده
رابطهای پیچیده و تودرتو بین جنگل دستکاشت و مدیریت منابع آب در حوزه آبخیز وجود دارد. جنگلها با تاثیر مستقیم بر تابش خورشید، تعادل دمایی را تغییر داده و به عنوان اولین عامل در تغییر میزان بارندگی قلمداد میشوند. علاوه بر نقش پوشش جنگلی در تغییر میزان بارندگی، مصرف آب بیشتر توسط درختان در مقایسه با سایر فرمهای گیاهی، نقش پوشش جنگلی در تغییر میزان ذخایر آبهای زیرزمینی و رواناب سطحی از دیگر عوامل مهم در مبحث بودجه آب در حوزه آبخیز است. در کنار موارد یادشده، نقش جنگلکاریها در کاهش میزان فرسایش، آورد عناصر غذایی و رسوب به داخل رودخانهها و در مجموع کیفیت آب موجود در حوزههای آبخیز بر کسی پوشیده نیست. این نوشتار، مروری بر تاثیر جنگلهای دستکاشت بر منابع آب حوزه آبخیز خواهد داشت. تاثیر جنگل و به ویژه جنگل دستکاشت بر موارد مهمی نظیر بارندگی، سیلاب و زمین-رانش، بودجه آب، کیفیت آب و نیز برخی شیوههای مدیریتی در کاهش تاثیر جنگلهای دستکاشت بر بودجه آب حوزه آبخیز بیان میشود. دستیابی به درکی نزدیک به واقعیت از میزان تاثیر جنگلهای دستکاشت بر منابع آب حوزه آبخیز تنها از طریق دخیل نمودن عوامل مهمی نظیر فیزیولوژی جنگل، فرآیندهای زمینشناسی و هیدرولوژیکی و همچنین متغیرهای اقلیمی در مدلها و ابزارهای پیشبینی امکانپذیر است.
کلمات کلیدی: بارندگی، رواناب سطحی، بودجه آب، فرسایش، زمینرانش
.1 مقدمه
جنگلهای دست کاشت برای اهدافی چون تولید چوب، حفاظت از آب و خاک، حفاظت از تنوع زیستی، احیاء منظر و سایر اهداف دیگر مستقر میشوند .[9] اما در بسیاری از حالات، جنگلهای دست کاشت، صرف نظر از هدف ایجاد آن، تاثیری مشابهی بر منابع آب داشته و عامل تفاوت مربوط به نوع گونه مورد استفاده در جنگلکاری و فعالیتهای مدیریتی ناظر بر جنگلکاریست. پوشش جنگلی دنیا در مسیر تغییر قرار دارد. از یک سو بسیاری از فعالیتهای انسانی منجر به جنگلزدایی شده و از سوی دیگر فعالیتهایی نظیر جنگلکاریها، کمک به استقرار تجدید حیات طبیعی در مناطق جنگلی و همچنین تغییر کاربری زمینهای کشاورزی به نفع کاربری جنگلی در حال انجام است. برآوردها نشان از افزایش بیش از چهار برابری میزان جنگلکاریها در فاصله زمانی سالهای 1990 تا 2005 دارد. نیمی از این میزان مربوط به تبدیل جنگلهای طبیعی به جنگلهای دستکاشت است .[10]
حفظ و توسعه مناطق جنگلی و همچنین احیاء مناطق جنگلی تخریبشده سیاستی است که به دلیل آثار مثبت آن بر کیفیت و کمیت منابع آبی مورد توجه سیاستگذاران قرار میگیرد. با این وجود، منابع آب در سرتاسر جهان به دلیل افزایش جمعیت و به دنبال آن افزایش نیاز به تولید انرژی برق-آبی و آب کشاورزی تحت فشار قرار گرفتهاند .[6] اختصاص منابع آب به این فعالیتها بیش از حد مجاز بوده و در آیندهای نزدیک میبایست شاهد اجرای طرحهایی برای اصلاح و تنظیم عرضه و تقاضای موجود باشیم. در صورت عدم اجرای چنین طرحهایی عواقب ناگزیری از فقر آبی در انتظار محیط زیست خواهد بود. افزایش پوشش جنگلی به عنوان گزینهای مناسب برای پوشش بخشی از این طرحهای تنظیمی مطرح است .[7]
یکی از موارد مهم مطرح در مورد جنگلهای دستکاشت - به عنوان بخش مهمی از خدمات این جنگلها - ، آثار هیدرولیکی آنهاست. مطالعات 30 سال گذشته نشان میدهد که جنگلهای دستکاشت بزرگمقیاس قادرند هیدرولیک منابع آبی را تحت تاثیر قرار دهند .[7] یکی از آثار جنگلها بر هیدرولیک منابع آب منطقه کاهش میزان رواناب است؛ اگرچه این مولفه کاملا تحت تاثیر مشخصات منطقه، اکوسیستم و نوع جنگل و وسعت آن است.
.2 جنگلهای دستکاشت و بارندگی در حوزه آبخیز
یکی از موارد مهم مطرح در مباحث علمی تخمین میزان تاثیر جنگل بر چرخه هیدرولوژیک بوده است. جنگلها با تاثیر مستقیم بر تعادل تابش خورشید، تعادل دمایی را تغییر میدهند. جنگلکاریهایی که بر روی اراضی زراعی صورت میگیرند نیز باعث کاهش بازتاب و در نتیجه جذب بیشتر انرژی خورشید شده که این حالت در مناطق برفی بیشتر است .[21] تغییر در پوشش جنگلی - جنگلکاری یا جنگلزدایی - باعث تغییر در میزان بخار آب موجود در اتمسفر گردیده که این تغییر در فصول مختلف سال و نیز اقلیمها مختلف متفاوت است. هرچه ضخامت تاج پوشش جنگل دستکاشت بیشتر باشد، اختلاط اتمسفر در بالای تاج پوشش راحتتر از زمینهای زراعی شکل میگیرد. این موارد همگی به میزان رطوبت خاک وابسته است. تاثیرات فوقالذکر باعث مسلما تغییراتی در الگوهای آب و هوایی ایجاد نموده که یکی از آنها میزان و الگوی بارش است. جنگلکاریها درجه حرارت منطقه نزدیک به سطح زمین را تحت تاثیر قرار داده و با تغییراتی که در بازتابش و تبخیر و تعرق ایجاد میکنند، بر جریان بخار آب به اتمسفر اثر میگذارند .[21 , 5 , 27]
حذف جنگلها در مقیاس وسیع باعث کاهش قدرت باد در مناطق ساحلی شده که این امر بر الگوهای انتقال بهویژه در جزیرهها و نواحی ساحلی مرطوب استوایی اثرگذار است. این وضعیت تاثیر مهمی بر پراکنش مجدد رطوبت اتمسفر میگذارد [27] و باعث کاهش میزان بارندگی میشود .[21] در مقیاس قارهای، اولین عامل در تغییر میزان بارندگی تغییرات در سطح پوشش جنگلی بوده و فاصله از اقیانوس به عنوان دومین عامل مطرح است. Makarieva et al - 2009 - تصریح کردند که جنگلها به عنوان پمپهای زیستی نه تنها قادرند میزان بارندگی را حفظ کنند بلکه میتوانند بر میزان آن بیفزایند؛ اما برخی فیزیکدانان بر این عقیدهاند که این اظهارات از نظر قوانین فیزیک قابل قبول نیست Pitman et al - 2004 - .[19] گزارش نمودند که کاهش سطح جنگلها منجر به تقلیل و تغییر الگوهای بارش در جنوب غربی استرالیا شده است. نکته مهمی که باید به آن توجه کرد اینست که مطالعات اینچنینی نیاز به بررسی جنگلکاریها درمقیاسهای بسیار بزرگ دارد؛ زیرا جنگلکاریهای کوچک مقیاس هرکدام تاثیر متفاوتی بر الگوها و میزان بارش دارند .[21]
.3 سیلاب و زمینرانش
مباحث زیادی پیرامون نقش جنگلها در کاهش فراوانی و شدت سیلابها وجود دارد بهطوریکه در برنامهریزیها و تصمیمگیریها مورد توجه قرار گرفته است .[4, 29] مطالعات هیدرولوژیکی بسیاری در مورد نقش جنگلها بر کاهش میزان جریان آب و افزایش ذخیره آن انجام شده درحالیکه بررسیهای جامع در زمینه تاثیر تغییر پوشش زمین بر میزان جریان آب معدودند. Hewlett - 1982 - اعلام نمود که وجود جنگل تاثیر معنیداری بر میزان جریان سیلابهای بزرگ ندارد. از طرف دیگر، تحقیقات زیادی مبنی بر کاهش میزان شدت بارندگیهای شدید پس از انجام عملیات جنگلکاری در حوزههای آبخیز کوچک وجود دارد .[32] در حوزههای آبخیز بزرگمقیاس، هیچگونه شاهد و تجربهای عملیاتی مبنی بر نقش جنگلها در کاهش سیلاب وجود ندارد .[11]
در یک تحقیق بینالمللی، Bradshaw et al - 2007 - به این نتیجه رسیدهاند که میزان فراوانی سیلابها با حفظ جنگلهای طبیعی همبستگی منفی و با حذف پوششهای جنگلی طبیعی همبستگی مثبت دارد. حذف پوشش جنگلی باعث افزایش فجایع ناشی از سیلابها، تاثیر منفی بر میلیونها انسان فقیر و تحمیل آسیبهایی با هزینههای هنگفت بر اقتصاد در دههها آتی خواهد شد. جنگلکاریها نقشی بسزا در کاهش این فجایع ایفا خواهند نمود.
فاکتورهایی نظیر خاک، زمینشناسی، مورفولوژی رودخانه و حوزه آبخیز و همچنین پیشینه منطقه در ایجاد سیلاب موثرند. سیلابها حاصل ترکیب عواملی چون بارندگی - معمولا بارندگیهای بسیار شدید اما متفاوت از لحاظ مکان و مدت بارش - ، توپوگرافی و کاربری اراضی است که با جریان رودخانه ترکیب میشوند. از بین بردن پوشش جنگلی سرزمین - برای اختصاص به فعالیتهایی نظیر کشاورزی، جادهسازی و یا سایر کاربریهای شهری - باعث کاهش نفوذ آب به خاک و افزایش تولید رسوب شده که عدم تناسب گنجایش کانالها با جریان آب و رسوب ایجاد شده منجر به طغیان خواهد شد. تعیین اثر قطع یکسره درختان در ایجاد سیلاب در مناطق کوچکمقیاس امکانپذیر بوده، اما در مناطق وسیع، اگر غیرممکن نباشد، کاری بسیار مشکل است. با تمام این اوصاف، در مباحث تئوری و عملی هیدرولوژی اشاره کمی به نقش درختان و پوشش جنگلی در کاهش فراوانی و شدت سیلاب شده است .[30]
نقش و تاثیر جنگلکاریها در کاهش زمینرانشهای شدید و عمیق نیز کم اهمیت ارزیابی شده است .[25] در مورد زمینرانشهای کمعمق وضعیت به گونه دیگریست. از آنجا که سیستم ریشهای درختان تا عمق چندین متری زمین را تحت تاثیر حضور خود قرار داده و به این بخشها استحکام ساختاری مناسبی میبخشد، لذا جنگلکاریها بر زمینرانشهای کم-عمق موثر خواهند بود. از سوی دیگر، وجود درختان در منطقه باعث افزایش تراکم سرشاخهها در رودخانهها شده که در نهایت منجر به ایجاد سیلابهای منطقهای خواهد شد .[25] در مجموع پیشبینی و تعیین میزان سهم واقعی درختان در فرآیندهای بیان شده مشکل است.
.4جنگلهای دستکاشت و بودجه آب حوزه آبخیز
تحقیقات متعدد بر این موضوع تاکید دارند که درختان در مقایسه با گیاهان ریشه سطحی و کمعمق مانند گیاهان زراعی، مرتعی و بوتهزارها آب بیشتری مصرف نموده و حوزههای آبخیز پوشیده از جنگل میزان ذخیره آب زیرزمینی بیشتر، رواناب سطحی و جریان رودخانهای کمتری دارند. این نتایج در سطوح مختلف از مطالعه تک درخت [1] گرفته تا منطقه [7] و حوزه آبخیز [32] و همچنین در بین چندین حوزه آبخیز در نقاط مختلف [30] به اثبات رسیده است. درختان و در کل جنگلها در مقایسه با سایر پوششهای گیاهی تاج پوشش ضخیمتر، متراکمتر و بلندتری داشته که باعث بارانربایش - تبخیر بارندگی از سطح تاجپوشش؛ - [28] بیشتر میشود. این میزان بارانربایش برای پهنبرگان کمتر از سوزنیبرگان - به ویژه در مناطقی که بیشتر بارندگی در زمستان اتفاق میافتد - و به ترتیب 20 و 30 درصد میزان بارندگی تخمین زده شده است.[23] میزان بارانربایش بر اساس نوع گونه درختی نیز متفاوت است. به عنوان مثال جنس اکالیپتوس به دلیل دارا بودن برگها آویخته و چرمی قادر نیست مقادیر زیادی از آب باران را در تاج پوشش خود نگه دارد. تاثیر پوشش جنگلی بر میزان رواناب و بودجه آب منطقهای با افزایش میزان بارندگی سالانه افزایش مییاید. Zhang در مطالعهای که در دو حوزه آبخیز متفاوت از نظر میزان بارندگی انجام شد اعلام کردند که میزان مصرف آب
