بخشی از مقاله
چکیده
فرسایش خاک با از بین بردن محتویات معدنی غنی آن علاوه بر کاهش سطح مراتع و جنگل ها، سبب اخلال در امور کشاورزی شده و به تبع آن مشکلات عدیده اقتصادی و زیست محیطی به دنبال خواهد داشت. آب های روان، باران، باد، چرای حیوانات اهلی و فعالیت های انسانی از دلایل اصلی در تسریع فرآیند های فرسایش خاک بشمار می روند. از این میان، فرسایندگی باران و فرسایش آبی نسبت به سایر عوامل ذکر شده اثرات مخرب تری را در یک دوره زمانی کوتاه تر ایجاد می کنند.
بر این اساس مطالعات متعددی در خصوص بررسی و پیش بینی خطر فرسایش توسط این دو عامل انجام شده و روش های مختلفی نیز در این خصوص بسط داده شده است. در این مقاله روش های مورد استفاده جهت مطالعه و پیش بینی فرسایش خاک توسط باران و آب های روان با تحلیل مطالعات داخلی و خارجی صورت گرفته در این خصوص بصورت کوتاه مورد بررسی قرار گرفته است.
-1 مقدمه
فرسایش خاک توسط فعالیت های انسانی و همچنین عوامل محیطی مانند آب های سطحی، باران، باد، تغییرات دمایی و... از جمله اصلی ترین دلایل دگرگونی خاک به شمار می رود که اثرات زیست محیطی و اقتصادی ناگواری به همراه دارد - اسمعلی و همکاران 1389، خرسندی و همکاران 1390، فریدی و همکاران 1392، کوهن و همکاران 2006 ، ژانگ و همکاران . - 2009 در این میان، فرسایش خاک توسط آب و باران با ایجاد تغییر در ویژگی های شیمیایی و فیزیکی خاک، لایهی فوقانی خاک را که سرشار از مواد معدنی غنی مورد نیاز گیاهان می باشد تخریب نموده و سبب کاهش سطح اراضی، مراتع و جنگل ها می شود.
همچنین فعالیت های انسانی نیز می تواند سبب تسریع این فرآیند شود - گریم و همکاران 2002، کاریداس و همکاران . - 2009 از بین رفتن پوشش گیاهی در اثر فرسایش خاک سبب تغییرات آب و هوایی، سیل، و گسترش بیابان ها می شود. در واقع، فرسایش خاک توسط آب و باران با از میان بردن اراضی کشاورزی بعنوان خطری جدی در بقای بشر به شمار می رود - لال . - 1998 از این رو، ارزیابی و پیش-بینی احتمال فرسایش خاک در نقاط مختلف برای مدیریت پایدار اراضی و منابع آبی امری ضروری به شمار می رود - ورلینگ و همکاران 2002، واعظی و همکاران - 1386 و نخستین گام در این خصوص انتخاب متودولوژی و روشی مناسب جهت تخمین فاکتورهای اثر گذار بر فرسایش خاک توسط باران و آب و شناسایی مناطقی است که خطر فرسایش خاک در آن ها بیش از سایر نقاط است.
بعبارتی برای اتخاذ تصمیم مناسب به منظور کنترل فرسایش و کاهش اثرات آن، شناخت عوامل موثر و براورد صحیح از میزان تلفات خاک بسیار مهم است - موسوی کیاسری و همکاران . - 1391 مطالعاتی که در زمینه ی رابطه ی تلفات خاک و اقلیم در مقیاس جهانی انجام شده است، نشان میدهند که فرسایش در جاهایی به حداکثر خود میرسد که میانگین بارندگی مؤثر سالیانهی آن، 300 میلیمتر باشد.
منظور از بارندگی مؤثر، مقدار بارانی است که در شرایط مشخصی از درجهی حرارت بتواند مقدار معینی روان آب ایجاد کند - صالحی و همکاران . - 1390 تاکنون مطالعات متعددی در خصوص عوامل موثر بر فرسایش خاک توسط باران و آب های سطحی صورت گرفته و معادلاتی نیز جهت پیش بینی خطر فرسایش خاک طراحی شده است. هدف اصلی این مقاله بررسی و دسته بندی روش های مورد استفاده جهت مطالعه فرسایش خاک توسط آب و باران می باشد. برای این منظور روش های مختلف مورد استفاده در مطالعات داخلی و خارجی به صورت کوتاه مورد تحلیل قرار گرفته اند.
-2 روش های مورد استفاده جهت ارزیابی فرسایش خاک توسط آب و باران
روش های مورد استفاده جهت بررسی میزان فرسایش خاک بوسیله آب و باران عمدتا شامل روش های اندازه گیری مستقیم میدانی، بررسی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک و شبیه سازی شرایط فرسایش با استفاده از ایجاد باران مصنوعی است. روش اندازه گیری ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک بطور وسیع هم در بررسی فرسایش آبی و هم در فرسایش خاک توسط باد مورد استفاده قرار می گیرد - یانگ و همکاران . - 2005
با توجه به اهمیت فرسایندگی باران و فرسایش آبی روش های متعددی برای بررسی و پیش بینی خطر فرسایش توسط محققین طراحی شده است. ابتدایی ترین نوع این روش ها، روش Expert Judgment است - گریم و همکاران 2002، گوبین و همکاران . - 2006 در این روش تخمین خطر فرسایش با نظرخواهی از اساتید و افراد با تجربه در زمینه فرسایش خاک در یک منطقه خاص صورت می گیرد. مبنای اصلی نتیجه گیری در این روش به نوع پاسخ این افراد به پرسشنامه های مربوطه وابستگی دارد.
نقشه - Global Assessment Of Soil Degradation - GLASOD مثال مناسبی از روش های تخمین میزان فرسایش خاک بر مبنای پرسشنامه و نظرسنجی و داوری می باشد - اولدمن و همکاران 1991، سونولت و دنت . - 2009 روش مذکور بسیار سریع و ساده است. با این حال اعتبار علمی کم آن همچنان چالش برانگیز باقی مانده است. به عنوان مثال در این روش چرایی و زمان وقوع فرآیند فرسایش مشخص نمی شود - گوبین و همکاران . - 2006
روش دیگر مورد استفاده برای تخمین فرسایش خاک تجزیه تحلیل و بررسی فرآیند فرسایش در این دوره زمانی معین است. در این روش محقیقین از تجهیزات و سنسورهای خاصی برای مشخص نمودن روند تغییرات در سیستم فرسایش خاک استفاده می کنند و با بررسی و مقایسه نتایج در دوره های زمانی نقاطی که خطر فرسایش در آنها بیشتر است را شناسایی می کنند - ریلی 2001، بوردمن و همکاران 2006، گوبین و همکاران . - 2004 بدون شک موفق ترین روش تخمین خطر فرسایش مدلسازی فرآیند است - مورگان و کوینتون . - 2001 مدلسازی فرآیند روند فرسایش در یک دوره زمانی خاص و ارتباط عوامل محیطی بر تسریع فرسایش را به خوبی مشخص می کند.
علاوه براین، روش مدلسازی فرآیند امکان پیش بینی احتمال پیشرفت فرسایش را فراهم می کند. مدلسازی فرآیند به دو روش امکان پذیر است: روش مدلسازی تجربی و روش مدلسازی بر مبنای اندازه گیری های فیزیکی. مدل های تجربی از شناخته شده ترین روش های تخمین خطر فرسایش توسط آب و باران است. با این حال، در نقاط مختلف جهان پژوهشگران از روش های متفاوتی جهت تخمین فرسایش خاک توسط آب استفاده می کنند، حتی در یک محدوده جغرافیایی مشخص از خاک یک کشور نیز روش های متداول جهت بررسی فرسایش از نقطه ای به نقطه دیگر متفاوت می باشد و این مسئله نشان دهنده ارتباط ویژگی های خاک و اقلیم منطقه با فرسایش و روش های مورد استفاده جهت تخمین آن می باشد.
بر این اساس، روشی که برای این گونه مطالعات انتخاب می شود باید در بر گیرنده ویژگی های خاص اقلیمی و آب و هوایی منطقه جغرافیایی مورد بررسی باشد - بوردمن و همکاران . - 2003 با در نظر گرفتن این مسئله، روش های متفاوتی در نقاط مختلف جهان بر مبنای ویژگی های اقلیمی و آب و هوایی جهت تخمین خطر فرسایش خاک توسعه داده شده است. بنابراین امکان ارائه یک روش به عنوان الگوی جامع خطر فرسایش خاک برای نقاط جغرافیایی مختلف امکان پذیر نیست. در ادامه برخی از روش های شناخته شده مورد استفاده در زمینه فرسایش خاک به اختصار شرح داده شده است.
-3 معادله زینگ
زینگ نخستین معادله ای بود که به منظور تخمین فرسایش خاک مورد استفاده قرار گرفت. این معادله تنها دو عامل درجه و طول شیب را پوشش می داد و دارای نواقصی در خصوص محدودیت فاکتورهای مورد بررسی بود. با گذشت زمان معادلات و مدل های ریاضی متعدد دیگری نیز جهت پیش بینی فرسایش خاک ارائه شد که فاکتورهای بیشتری از جمله پوشش گیاهی منطقه مورد بررسی و نحوه تاثیر شرایط آب و هوایی بر فرسایش خاک را پوشش داده و امکان پیش بینی فرسایش را با استفاده از داده های مکانی امکان پذیر ساخت - رنارد و همکاران . - 1997
