بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله تأثیر سه نوع کاربری اراضی مرتع، جنگل و زراعت بر کیفیت رواناب با استفاده از دستگاه باران ساز صحرایی در شش زیر حوزه آبخیز کاکاشرف از حوضه کرخه بررسی شده است. در این تحقیق تعداد 39 واقعه باران مصنوعی با تداوم 30 دقیقه ایجاد و میزان عناصر فسفر و پتاسیم رواناب ناشی از هر بارش در سه کاربری اندازهگیری شد. نتایج نشان داد که میانگین مقادیر فسفر موجود در رواناب در سه کاربری جنگل، مرتع و زراعت به ترتیب 0/22، 0/26 و 0/21 میلیگرم بر کیلوگرم است. همچنین مقدار پتاسیم رواناب در کاربری جنگل، مرتع و زراعت به ترتیب 18/38، 22/32 و 18/71 میباشد. تجزیه واریانس اثر کاربری بر میزان فسفر و پتاسیم رواناب نشان داد که تغییرات فسفر در شیبهای 10 و 20 درصد و پتاسیم در شیب 30 درصد معنیدار نمیباشد، ولی اثر کاربری بر مقدار پتاسیم رواناب در شیب 10درصد در سطح 5 درصد و در شیب 20 درصد در سطح 1 درصد معنیدار بود.
مقدمه
فرسایش آبی منجر به خسارات و مشکلات جدی در تمام اکوسیستمهای طبیعی میشود، که از جمله این خسارات تلفات خاک و عناصر غذایی است - کولمن و همکاران، . - 2010 هدررفت عناصر غذایی و حاصلخیزی از مهمترین اثرات فرسایش خاک است، که افزایش حاصلخیزی اراضی پایین دست حوزه، تجمع رسوب و انباشتگی آبراههها در اثر فرسایس خاک ایجاد میشود - تلس و همکاران، . - 2013 در دهههای اخیر فرسایش آبی با تغییر اقلیم و تخریب شدید میزان منابع طبیعی به دلیل افزایش جمعیت انسان به یک مشکل جهانی تبدیل شده است.
فعالیت های بشر مانند تبدیل مراتع به اراضی کشاورزی، قطع درختان جنگلی، چرای مفرط و روشهای نامناسب کشاورزی خاکها را به شدت در معرض فرسایش آبی قرار داده است - ترانووا و همکاران، . - 2009 شیب یکی از خصوصیاتی است که همبستگی بالایی با نوع و میزان فرسایش خاک دارد - شینجو و همکاران، . - 2002 در درجات بالای شیب، سرعت جریان سطحی و قدرت فرسایندگی آن افزایش مییابد. این موضوع به دلیل کاهش نفوذپذیری و افزایش حجم روان آب در این شیبها میباشد - اکو و هاریلال، . - 2010
اکوسیستمهای مرتعی به تغییرات آب و هوا و فعالیتهای بشری از جمله نوع مدیریت حساس و شکننده هستند به گونهای که نتایج مطالعات گذشته حاکی از این است که چرای مفرط و مستمر و برداشت کامل پوشش گیاهی توسط دام باعث کاهش پوشش سطحی خاک، افزایش سرعت آبدوی، کاهش کربن خاک و افزایش فشردگی و تراکم آن میشود که پیامد چنین تحولاتی افزایش سرعت فرسایش و تخریب دائمی خاک است - رئیسی و همکاران، . - 1384
تغییرات کاربری اراضی یکی از عوامل اصلی تغییر پوشش زمین تحت تاثیر دخالتهای انسان است که میتواند نقش قابل توجهی در تغییرات فرسایش و بار معلق - فرخزاده و همکاران، - 1394، تغییر در چرخه هیدرولوژیکی حوزههای آبخیز، برهم خوردن تعادل بین بارش، تبخیر و نفوذپذیری و ایجاد رواناب داشته باشد - مارکوس و همکارن، . - 2003 در اراضی با پوشش جنگلی اگرچه هدررفت خاک و تولید رواناب تحت تأثیر درجه شیب قرار نمیگیرد، لیکن با تغییر کاربری آنها به مزارع چای، کشتزارهای دیم یا علفزارها، مقدار رواناب و رسوب تحت تأثیر شیب قرار میگیرد - ژانگ و همکاران، . - 2013
فشار جمعیت رو به افزایش و کاهش مداوم سرانه اراضی کشاورزی منجر به بهرهبرداری نامناسب از جنگلهای طبیعی برای توسعه کشاورزی شده است - مهتاب و کریم، . - 1992 امروزه افزایش جمعیت و افزایش تقاضا برای محصولات کشاورزی موجب شده تا پوششهای طبیعی زمین به ویژه جنگلها و مراتع با سرعت هشدار دهندهای توسط انسان تخریب و تبدیل به اراضی کشاورزی شود - ایکوردو و همکاران، - 2012تغییرِ. کاربری اراضی تأثیر مهمی درکمّی و کیفی روانابخروجیِ حوز آبخیز دارد - روغنی و همکاران، . - 2003 چرای بیرویه مراتع توسط دام ویژگیهای خاک و عملکرد اکوسیستم را از طریق کاهش کیفیت و حاصلخیزی خاک تغییر میدهد - قربانی قهفرخی، . - 1392
رواناب فرآیند مهمی است که از طریق هدر رفت و از بین بردن قشر سطحی خاک موجب کاهش حاصلخیزی و اتلاف عناصر غذایی خاک می شود - پرزلاتور و همکاران . - 2010 از مهم ترین پیامدهای فرسایش علاوه بر کاهش حاصلخیزی خاک، افزایش آلودگی آبهای سطحی و زیر سطحی از طریق اتلاف عناصر غذایی خاک می باشد - عباسی و همکاران، . - 1393 فو و همکاران - - 2004 با بررسی تغییرکاربری و درجهی شیب روی رواناب و هدررفت نیتروژن در لسهای چین، کشاورزی را حساسترین نوع کاربری تشخیص دادند و اعلام کردند که اراضی با شیب بیش از 15 درجه به دلیل هدر رفت زیاد خاک و مواد غذایی نباید به عنوان اراضی زراعی مورد استفاده قرار گیرند.
عمادی و همکاران - 2008 - با مطالعه در حوزه آبخیز رجایی در استان مازندران به این نتیجه رسیدند که با تغییرکاربری، چگالی حجمی و شاخص پلاستیسیته خاک افزایش و مواد آلی، نیتروژن و ظرفیت نگهداری آب در خاک کاهش یافته است. کونانت و همکاران - 2003 - روی تأثیر مدیریت چرا برکل مخزن کربن و نیتروژن آلی خاک و اجزای کربن خاک 4 مرتع در ویرجینیای آمریکای جنوبشرقی مشاهده شد که کربن عجین شده با سیلت و رس تحت مدیریت چرای شدید بیشتر بود. در پژوهشی در هندوستان مقدار هدررفت عناصر غذایی ازت، فسفر و پتاسیم در اثر کاهش پوشش و فرسایش خاک، بهطور متوسط حدود 47/82 و 65 کیلوگرم در هکتار در سال برآورد شده است - ریچاردسون و کینگ، . - 1996
از مهمترین پیامدهای فرسایش خاک میتوان کاهش حاصلخیزی و قدرت باروری خاک برجا مانده و انتقال عناصر غذایی و مواد آلی از جمله نیتروژن، فسفر و پتاسیم به آبهای سطحی را نام برد - میلر، 1995 و کوفمان و همکاران، . - 1993 خاک سطحی اولین بخشی است که در معرض فرسایش خاک قرار دارد و میزان مواد غذایی خاک و ضروری برای گیاه مانند کربن، نیتروژن و، فسفر و پتاسیم در این سطح به شدت کاهش مییابد.
به طور نمونه عناصر غذایی در خاک فرسایش یافته نسبت به خاک اولیه سه برابر بیشتر میباشد - یانگ و همکاران، . - 1986 قسمت عمده ازت و هوموس را به همراه خود حمل میکند. این کاهش موجب کم شدن مواد آلی و سایر عناصر مورد نیاز برای رشد گیاه میشود - لال، . - 1999 یک تن از لایه فوقانی حاصلخیز به طور میانگین 1 تا 6 کیلوگرم نیتروژن، 1 تا 3 کیلوگرم فسفر و 2 تا 30 کیلوگرم پتاسیم دارد.
در حالی که سطح نیتروژن خاک در اراضی فرسایش یافته به طور میانگین دارای 0/1تا 0/15 کیلوگرم در تن میباشد - ترو و همکاران، . - 1991 عناصر فسفر و پتاسیم از مهمترین عناصر اصلی در تولید محصول هستند، که هر کدام ویژگی خاصی در مقابل انتقال به وسیله رواناب دارند. نیتروژن و پتاسیم در مقایسه با فسفر بسیار متحرک هستند، بنابراین این دو عنصر به راحتی توسط آب حاصل از فرآیند رواناب جابهجا میشوند.
