بخشی از مقاله
چکیده:
فرسایش بینشیاری یکی از انواع مهم فرسایش خاک در اراضی کشاورزی است که باعث افت کیفی و هدررفت کمی خاک میشود. پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر درصدهای مختلف خاکپوش کاه و کلش گندم و شیبهای مختلف فلوم بر شدت فرسایش بینشیاری با استفاده از شبیهساز باران در شرایط آزمایشگاهی انجام شد.
آزمایشها به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی و از طریق ایجاد باران با شدت ثابت 40 میلیمتر در ساعت بر روی یک نمونه خاک زراعی مستقر بر روی شیبهای مختلف 2 - ، 4، 6، 8 درصد - و درصدهای متفاوت خاکپوش کاه و کلش گندم - صفر - شاهد - ، 30، 60 ، - 100، هر یک در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان دبیرسوب به مقدار 0/19 گرم بر متر در ثانیه در تیمار فاقد پوشش - صفر درصد - و شیب 8 درصد و کمترین میزان آن به مقدار 0/029 گرم بر متر در ثانیه در سطح دارای خاکپوش 100 درصد و شیب 2 درصد رخ داد.
همچنین بیشترین غلظت رسوب در تیمار فاقد پوشش و شیب 8 درصد برابر با 69/37 کیلوگرم بر مترمکعب و کمترین غلظت رسوب در تیمار با خاکپوش 100 درصد و شیب 2 درصد با مقدار 6/81 کیلوگرم بر متر مکعب مشاهده شد. یافتههای این پژوهش نشان داد که با افزایش درصد خاکپوش حاصل از بقایای گیاهی در اراضی کشاورزی میتوان اثر افزاینده شیب در تشدید فرسایش بینشیاری را مهار نمود.
مقدمه
در اثر وقوع فرسایش، ذرات تشکیل دهنده خاک تحت تاثیر عامل فرساینده از بستر اصلی خود جدا شده و به مکانی دیگر منتقل میگردد
مطالعه فرسایش آبی نیازمند دانش بسیار دقیق تعدادی از پارامترهای بارش مانند اندازه قطره، حجم بارش، شدت بارش و بالاتر از همه انرژی جنبشی است [12] یکی از انواع مهم فرسایش در اراضی کشاورزی، فرسایش بین شیاری است. فرسایش بین شیاری شامل جداشدن ذرات خاک در اثر برخورد قطرات باران و انتقال آنها به وسیله پاشمان و جریان سطحی کم عمق است
شدت بارندگی، شیب، شدت رواناب، عمق جریان و نوع خاک به همراه اثرات متقابل بین آنها، مهمترین عوامل موثر بر فرسایش بین شیاری محسوب میشوند [2] با افزایش زاویه شیب، شدت فرسایش بیشتر میشود که دلیل آن، افزایش سرعت رواناب سطحی میباشد. بنابراین قدرت فرسایندگی و ظرفیت حمل رواناب برای رسوبات معلق بیشتر است درحالی که زاویه شیب بر چگونگی پاشمان توسط قطرات باران تاثیر میگذارد به گونهایی که با افزایش یافتن درجه شیب، خاک بیشتری به سمت پایین پرتاب میشود. با این وجود، نقش رواناب در ایجاد فرسایش با تغیرات شیب نسبت به اثر قطره باران تاثیر گذارتر و مهمتر است
از دیگر عوامل موثر بر فرسایش بین شیاری، پوششهای مختلف سطح که بسیاری از فرآیندهای مرتبط با فرسایش خاک از جمله جداشدن ذرات، تشکیل و توسعه سله سطحی، رسوبگذاری، نفوذ آب در خاک، ظرفیت ذخیره آب و تولید رواناب را تحت تاثیر قرار میدهد
خاکپوش شامل بقایای طبیعی یا مصنوعی است که یک سپر دفاعی طبیعی در برابر نیروی فرساینده باران است که از انتقال مستقیم انرژی فرسایندگی قطرات باران بر سطح خاک جلوگیری میکند و آن را کاهش میدهد. از طرفی خاکپوش باعث کاهش سرعت رواناب میشود. یکی از انواع خاکپوش، بقایای گیاهی است که به عنوان یک عامل زبری عمل میکند و همچنین باعث بهبود ویژگیهای خاک و کاهش فرسایش پذیری خاک، و البته کاهش تولید رواناب میشود .[6] با توجه به مطالب بالا، پژوهش حاضر به منظور بررسی تاثیر درصدهای مختلف کاه و کلش گندم در شیبهای مختلف بر شدت فرسایش بینشیاری با استفاده از دستگاه شبیهساز باران انجام شد.
مواد و روشها در این آزمایش یک خاک با کاربری زراعی انتخاب شد. نمونه برداری از عمق صفر تا 20 سانتیمتری سطح خاک - عمق لایه شخم - از مزرعه دانشگاه شهید باهنر کرمان صورت گرفت. سپس نمونههای خاک جمعآوری شده بعد از هوا خشک نمودن از الک 2 میلیمتر عبور داده شد. در این پژوهش چهار سطح پوشش کاه و کلش گندم شامل: صفر - شاهد - ، 30، 60 و 100 درصد و چهار سطح شیب شامل: 2، 4، 6، و 8 درصد، هر یک در سه تکرار و در مجموع 48 آزمایش انجام شد. به منظور ایجاد بارش، از یک دستگاه شبیهساز باران متعلق به آزمایشگاه فرسایش و حفاظت خاک دانشگاه شهید باهنر کرمان استفاده شد.
این شبیهساز برای پژوهشهای فرسایش بینشیاری در مقیاس کوچک قابل استفاده است [11] شبیهساز مورد استفاده از نوع از نوع قطرهساز است و در آن از قطرهچکانهای قابل تنظیم استفاده شده که در آبیاری قطرهای به کار میروند .[3] در این سامانه، مخزن آب از یک ظرف پلاستیکی مدرج با ارتفاع ثابت آب با گنجایش 100 لیتر تشکیل شده که در یک متری بالای صفحه بارش قرار دارد.
صفحه بارش از یک سری لولههای موازی تشکیل شده که بر روی آنها تعداد 301 قطرهچکان به فواصل 4 سانتیمتر از یکدیگر نصب شده است. صفحه بارش روی یک شاسی فلزی و روی پایههایی با ارتفاع دو متر قرار قرار دارد. پایههای دستگاه حالت کشویی داشته تا در سطوح شیبدار این قابلیت را داشته باشد تا بتوان صفحه بارش را در وضعیت افقی ثابت نگه داشت. علاوه بر این قسمت، به منظور بررسی رفتار خاک در برابر باران تولیدشده و جمع آوری رواناب و رسوب حاصل، یک عدد تشتک در زیر دستگاه شبیهساز باران قرار میگیرد. این تشتک دارای قابلیت اشباع از زیر است که در ابعاد 60 سانتیمتر در 60 سانتی-متر و از جنس آهن گالوانیزه طراحی و ساخته شده است.
بهمنظور انجام آزمایشها، ابتدا نمونه خاک به داخل سینی منتقل و سپس بطور کامل تسطیح گردید. برای ایجاد خاکپوش از کاه و کلش گندم با طول متوسط 10 سانتیمتر استفاده شد. در هر آزمایش درصد مشخصی از خاکپوش بطور کاملا یکنواخت در سطح خاک قرار داده شد. سپس نمونه از زیر اشباع گردید و بعد از اطمینان از اشباع کامل، به مدت 24 ساعت در همین حالت نگه داشته شد.
طی این مدت برای جلوگیری از تبخیر آب از سطح خاک، یک عدد پلاستیک بر روی سطح خاک کشیده شد. در ادامه زهکش نمونه خاک تخلیه و سینی در شیب مورد نظر تنظیم شد. به منظور حذف اثر تغییرات زمانی شدت بارش، در تمام مراحل انجام آزمایش، شدت باران ثابت و برابر با 40 میلیمتر در ساعت تنظیم شد. مدت زمان انجام هر آزمایش نیز برای رسیدن به شرایط پایدار 45 دقیقه از زمان شروع رواناب در نظر گرفته شد. نمونههای رواناب حاوی رسوب از قیف انتهای تشتک در فواصل زمانی مشخص جمعآوری و بعد از خشک کردن در آون به مدت 24 ساعت در 105 درجه سانتیگراد توزین شد. بر این اساس، مقادیر غلظت و دبی رسوب برای هر رخداد محاسبه شد
