بخشی از مقاله
چکیده
افزایش فرسایش خاک همزمان با رشد جمعیت یکی از مهمترین مشکلات جهانی است که پژوهشگران را بررسی و ارزیابی این مشکل وا میدارد از روشهای پرکاربرد در این زمینه، بهروز شده مدل جهانی هدررفت خاک - - RUSLE است، از عوامل مهم این مدل، عامل مدیریت زراعی میباشد. در این پژوهش ابتدا عوامل مدل RUSLE تهیه گردید سپس حساسیت برآورد مدل نسبت به عامل مدیریت زراعی با استفاده از پوششگیاهی مشتق شده از شاخص NDVI بررسی شد به این صورت که یکبار طبق اکثر پژوهشهای انجام شده تصویر یک ماه - خرداد - و بار دیگر میانگین عامل مدیریت زراعی حاصل از تصاویر 12 ماه سال در نظر گرفته شد. نتیجه بهدست آمده بیانگر حساسیت بالای مدل RUSLE نسبت به عامل مدیریت زراعی است بهطوری که برآورد فرسایش با استفاده از پوشش گیاهی خرداد ماه در بازه صفر تا 111 تن در هکتار در سال است در صورتی که برآورد فرسایش خاک با در نظر گرفتن میانگین عامل مدیریت زراعی 12 ماه سال از صفر تا 171 تن در هکتار در سال متغیر است. توجه به نقش مهم عامل مدیریت زراعی در فرآبند فرسایش و پویایی یا تغییرات پوشش گیاهی در طول سال موجب میگردد مقادیر برآورد شده توسط مدل به واقعیت نزدیک شود.
کلمات کلیدی: رسوبدهی، فرسایندگی باران، فرسایشپذیری خاک، معادله جهانی هدررفت خاک
مقدمه
فرسایش خاک پدیده جهانی است که منجربه از دست دادن مواد مغذی خاک، افزایش رواناب، کاهش آب در دسترس گیاه و تخریب زمینهای کشاورزی میشود علاوه بر این با حمل آفتکشها و سموم کشاورزی توسط رواناب موجب آلوده شدن آبهای سطحی و زیرزمینی میشود .[13] فشار بیامان و بهرهبردای بیش از حد منابع طبیعی به دلیل افزایش جمعیت و نیازهای انسان موجب افزایش سرعت هدر خاک شده است که این روند درنهایت موجب افزایش بیابانزایی، تخریب منابعطبیعی و تهدید محیطزیست جهانی میگردد [7] بنابرین ارزیابی هدررفت خاک و شناسایی مناطق که در الویت اجرای عملیات حفاظتیاند امری ضروری است .[18] با وجود اینکه روشهای اندازگیری فرسایش خاک بیشتر مرسوم است ولی این روشها زمانبر و پرهزینهاند. در میان فنآوریهای نوظهور در زمینه مطالعه منابعطبیعی، سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی فنآوری موثر در شناسایی، ارزیابی، نقشهبرداری و نظارت بر تخریب زمین هستند .[7] معادله جهانی هدررفت خاک - USLE - توسط Wischmeier و [29] - 1978 - Smith توسعه یافت.
USLE مدلی پیشگام در تلاش برای برآورد فرسایش خاک، به تولید نقشه خطر فرسایش و برای حمایت از عملیات حفاظت خاک است. بهمنظور کاهش محدودیتهای مدل USLE و بهبود عملکرد آن، مدل RUSLE با استفاده از اطلاعات ایستگاههای هواشناسی نقاط بیشتری از جهان تهیه شد .[10] نسخه تجدید نظر و بهروزرسانی شده معادله جهانی هدررفت خاک - RUSLE - 1 به طور گستردهای استفاده میشود. مدل RUSLE روشی است که بر پایه معادله تجربی جهانی هدررفت خاک بنا نهاده شده است. اعتقاد بر این است که هر کجا مقادیر عددی عوامل در دسترس باشد قابل اجراست .[22] در مدل RUSLE با حفظ عوامل USLE تغییراتی در هر یک از عوامل آن صورت گرفته است که برای محاسبه فرسایش سطحی و شیاری مورد استفاده قرار میگیرد.
مدل RUSLE مدلی تجربی است که در مناطق مختلف جهان با شرایط متفاوت آب و هوا، خاک و شیوههای مختلف مدیریت زراعی مورد آزمون قرار گرفت و تایید گردید که مناسبترین روش برای بررسی روند فرسایش است [8] ، [9] ، [16]، [17] ، [19] ، [20] ،[24] و . [26 ] و در بسیاری از این مطالعات مدل RUSLE را مدلی مناسب در توصیف کیفی خطر فرسایش بیان کردهاند بهویژه هنگامی که آن را در یک سامانه اطلاعات جغرافیایی - GIS - یکپارچه اجرا شود زیرا در این صورت امکان بهبود مستمر در عملکرد آن وجود دارد. مدل RUSLE از حاصلضرب شش عامل R، K، L، S، C و P در یکدیگر حاصل میشود که بهترتیب R عامل فرسایندگی باران، K عامل فرسایشپذیری خاک، L و S معمولا بههمرا یکدیگر به عنوان عامل توپوگرافی در نظر میگیرند، C عامل مدیرت زراعی و P عامل مدیریت اراضی میباشند . [23 ]
در اکثر پژوهشهای انجام شده بهمنظور برآورد فرسایش خاک در پایه زمانی سالانه هر یک از عوامل به این صورت عمل میکنند که عامل R را براساس رگبارهای اتفاق افتاده در یکسال، عامل K، LS و P را نیز در طول ثابت در نظر میگیرند و بهمنظور برآورد عامل مدیریت زراعی بهطور گسترده از شاخص پوشش گیاهی نرمال شده استفاده میشود شاخص NDVI که مقدار آن از -1 تا +1 است مقدار بالای آن برای مناطق با پوشش گیاهی و مقادیر کمتر برای دیگر پدیدهها مورد استفاده قرار میگیرد. مقدار NDVI برای خاک لخت نزدیک به صفر و برای آب مقدارش منفی یک است، ارزش عامل C بین صفر و یک بر اساس نوع پوشش زمین متفاوت است. بنابراین شاخص NDVI میتواند با عامل C همبستگی داشته باشد. لذا نقشه نهایی عامل C با کلاسبندی مجدد نقشه NDVI مشتق شده از تصویر ماهواره یکی از روزهای سال در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی ایجاد میشود . [21 ]
مبانی پژوهش
Weifeng و [28] Bingfang به بررسی فرسایش خاک با در نظر گرفتن عامل مدیریت زراعی از تصویر 22 ماه مه در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی پرداختند و اذعان نمودند از جمله مزیتهای این روش استفاده از یک چارچوب سامانه اطلاعات جغرافیایی مبتنی بر دادههای رستری است که بررسی تاثیر یک عامل منفرد بر کل معادله را ممکن میسازد و به آسانی میتوان با دادههای بههنگام شده نتایج را بهبود بخشید. Kouli و همکاران [15] در جزیرهی Crete در شمال غرب چین از مدل RUSLE در سامانه اطلاعات جغرافیایی و با بهکارگیری تصویر سال 2000 ماه ژوئن به منظور برآورد عامل مدیریت زراعی استفاده کردند و فرسایش خاک را تخمین زدند. نتایج نشان داد فرسایش خاک برآوردی RUSLE در منطقه مورد نظر با نتایج بهدست آمده در حوضههای مدیترانه با ویژگیهای مشابه مطابقت دارد.
در داخل کشور نیز زندی و همکاران [5] با استفاده از مدل RUSLE و بهرهگیری از قابلیتهای سامانه اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور با استفاده از تصویر لندست سال 2010 ماه ژوئن عامل C را برآورد کردند سپس هدررفت خاک در حوزه آبخیز وازرود در استان مازندران را با دقت 90 درصد تعیین کردند. همچنین رحیمی و مزبانی [2] تغییرات فرسایش حوزه آبخیز سیوند طی سالهای 1988 تا 2009 را با استفاده از مدل RUSLE و بهرهگیری از تصاویر ماهوارهای 1TM سال 1998 ماه مه و 2ETM سال 2009 ماه مه ارزیابی کردند. رضایی و همکاران [4] به برآورد فرسایش خاک با استفاده از مدل RUSLE و شناسایی مؤثرترین عامل آن در حوزه آبخیز گابریک در استان هرمزگان از تصویر ماهواره لندست سال 1388 دی ماه عامل C را برآورد کردند نتایج این پژوهش ضمن تایید قابلیت بالای سامانه اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور را برای ایجاد دادههای مورد نیاز ورودی به RUSLE، نشان دهنده کیفیت مناسب و قابلیت به روزرسانی بالا برای دادههای خروجی بود.
بر اساس پیشینه پژوهشهای انجام در اکثر موارد تصویر یک روز از سال را به منظور برآورد عامل C در نظر گرفتهاند در صورتی که پوشش گیاهی در ماههای مختلف سال متفاوت است در اینصورت استخراج عامل مدیریت زراعی با استفاده از شاخص نرمال شدهی پوشش گیاهی - NDVI - با در نظر گرفتن تصویر ماهوارهای یک روز سال موجب بیش یا کم برآورد فرسایش سالانه میگردد با توجه به مطالبی که گفته شد هدف این پژوهش مقایسه نتایج حاصل از برآورد فرسایش سالانه با در نظر گرفتن پوشش گیاهی - عامل - C یک روز سال با نتایج برآورد فرسایش سالانه در نظر گرفتن میانگین عامل مدیریت زراعی - عامل - C ماههای یک سال میباشد.
موادها و روشها
منطقه مطالعه شده حوزه آبخیز معرف خامسان با مساحت 43504/9 هکتار در 25 کیلومتری شمال شهرستان کامیاران در استان کردستان واقع شده است. این حوزه در زون 38، در حد واسط 47 درجه و 45 دقیقه تا 47 درجه، 10 دقیقه 44 ثانیه طول شرقی و 34 درجه، 57 دقیقه و 51 ثانیه تا 35 درجه 1 دقیقه و 29 ثانیه شمالی واقع شده است
