بخشی از مقاله
چکیده
فرسایش قطره باران یا پاشمانی از اشکال اصلی و مهم فرسایش آبی است. تخریب خاکدانه و پاشمان ذرات خاک از جمله فرآیندهای فرسایش پاشمانی هستند که تحت تأثیر عوامل مختلف از جمله رطوبت پیشین خاک قرار میگیرند. این تحقیق به منظور بررسی اثر رطوبت پیشین بر میزان پاشمان ذرات در خاک مارنی انجام گرفت. برای این منظور از خاکدانههای با قطر 6 تا 8 میلیمتری از یک خاک مارنی تحت آیش در غرب زنجان در سال 1389 نمونهبرداری شد. خاکدانهها در 24 جعبه پلاستیکی به ابعاد 30× 40 و عمق 10 سانتیمتر برای بررسی اثر هشت سطح رطوبتی در سه تکرار تهیه شدند.
برای اعمال سطوح رطوبتی، بارانی با شدت 40 میلیمتر بر ساعت و قطر قطره 2/5 میلیمتر در هشت دوره زمانی مختلف T1=0 - ، T2=7، T3=14، T4=21، T5=28، T6=35، T7=42 و T8=49 دقیقه - به کمک شبیهساز باران به جعبههای حاوی خاکدانه اعمال شد. به این ترتیب هشت سطح رطوبتی شامل 6/00، 9/30، 12/60، 15/89، 19/19، 22/49، 25/79، 29/08 درصد در هر خاک ایجاد گردید. نتایج نشان داد که میزان پاشمان ذرات در خاک تحت تأثیر سطوح مختلف رطوبتی قرار گرفت . - R_= 0/20, P< 0/05 - در دامنه رطوبتی هواخشک 6 - درصد رطوبت جرمی - تا رطوبتهای حدود 10-12 درصد جرمی با افزایش رطوبت، میزان پاشمان کاهش یافت و پس از آن، افزایش رطوبت با کاهش چسبندگی ذرات سبب افزایش پاشمان ذرات گردید.
مقدمه
خاک از دیدگاه کشاورزی به توده طبیعی گفته میشود که محیط مناسبی را برای رشد و نمو گیاهان فراهم میکند . - 10 - طبق نظر بنت در یک خاکمعمولاً در شرایط دستنخورده حدود 300 سال طول میکشد تا 25 میلیمتر خاک سطحی تشکیل شود که این مقدار بهمراتب کمتر از مقدار خاک فرسایش یافته است . - 2 - فرسایش خاک پدیدهای است که طی آن جداسازی، انتقال و رسوب ذرات خاک حاصل میشود . - 8 - فرسایش آبی یکی از انواع اصلی فرسایش خاک است. سالانه میلیونها تن خاک طی فرسایش آبی از سطح حوزههای آبخیز توسط آب جابهجا میشود و تولید محصولات کشاورزی را با مشکل مواجه میکند.
فرسایش پاشمانی یا بارانی1 از اشکال اصلی و مهم فرسایش آبی است که بستر را برای ایجاد سایر اشکال فرسایش فراهم میکند است. بسیاری از دانشمندان و متخصصین خاک معتقد هستند درک درست از فرسایش ناشی از قطرات باران به عصر مبارزات بیحاصل با فرسایش خاتمه خواهد داد . - 16 - قطرات باران پس از برخورد با خاک خشک قسمتی از خاکدانهها و کلوخههای خاک را خرد کرده، به ذرات ریز تبدیل میکند و خود جذب خاک میگردند. با ادامه بارندگی خاک به تدریج مرطوب میشود، در این حالت قطرات باران پس از برخورد با خاک مرطوب از یک طرف باعث فشرده شدن خاک میشوند و از طرف دیگر به صورت ذراتی به طور مایل به هوا پرتاب میشوند. ضمن پرتاب مقداری از ذرات متلاشی شده قبلی را نیز با خود به هوا پرتاب میکنند
رطوبت پیشین خاک نقش مهمی در میزان تخریب خاکدانهها 15 - و - 12 و در نتیجه فرسایش خاک دارد. این عامل علیرغم اهمیت فوقالعادهای که دارد در هیچ یک از معادلات برآورد فرسایش خاک ذکر نشده است. نظرات متفاوتی درباره چگونگی تأثیر رطوبت پیشین بر فرسایش خاک وجود دارد. بارنت و روگرز - 4 - معتقدند که رطوبت خاک مشخصه بسیار مهمی برای برآورد فرسایشپذیری خاکها میباشد. کمپر و همکاران - 11 - معتقدند که پیامد افزایش رطوبت پیشین خاک، کاهش چسبندگی ذرات خاک است.
مارنها به دلیل دارا بودن ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاص، در اغلب مناطق خشک و نیمهخشک از پوشش گیاهی بسیار فقیری برخوردار بوده و استقرار پوشش گیاهی در آنها با محدودیتهای متعددی برخوردار است. این سازندها در مقایسه با سایر سازندهای زمینشناسی دارای میزان فرسایش زیادی میباشند . - 1 - بررسی پژوهشها نشان میدهد که تحقیقات اندکی در ارتباط با اثر رطوبت پیشین بر میزان پاشمان ذرات خاک صورت گرفته است. در این ارتباط تاکنون تحقیق دقیقی در کشور انجام نگرفته است. با توجه به حساسیت خاکهای مارنی به فرسایش و اهمیت باران در میزان فرسایش، این تحقیق به منظور بررسی اثر رطوبت پیشین بر میزان فرسایش پاشمانی در خاک مارنی انجام گرفت.
مواد و روشها
منطقه و روش نمونهبرداری
یک خاک مارنی کشاورزی تحت آیش از مناطق تحت فرسایش شدید در 50 کیلومتری مسیر زنجان به سمت میانه، پیرامون روستای ایدهلو شناسایی گردید. این منطقه در ارتفاع 1329 متری از سطح دریا با طول جغرافیایی 48 5׳ 35״ شرقی و عرض جغرافیایی 36 57׳ 39״ شمالی قرار دارد. خاک منطقه به شدت تحت تأثیر فرسایش پاشمانی است و سله2 که از پیامدهای این نوع فرسایش میباشد، سرتاسر سطح آن را در برگرفته است. نمونههای خاک از عمق صفر تا 30 سانتیمتری برداشت و با الکهای 6 و 8 میلیمتری غربال شدند. خاکدانههای با قطر 6 تا 8 میلیمتر در 24 جعبه پلاستیکی به ابعاد 30× 40 سانتیمتر و عمق 10 سانتیمتر برای بررسی اثر هشت سطح رطوبتی در سه تکرار تهیه شدند.
نحوه اعمال سطوح رطوبتی
از شبیهساز باران جهت اعمال هشت سطح رطوبتی مختلف به جعبهها استفاده شد. این روش به دلیل شبیه بودن به آنچه که در طبیعت رخ میدهد مناسبترین روش برای اعمال سطوح رطوبتی تشخیص داده شد. برای این کار بارانی با شدت ثابت 40 میلیمتر بر ساعت و قطر قطره 2/5 میلیمتر در هشت دوره زمانی مختلف شامل T1=0، T2=7، T3=14، T4=21، T5=28، T6=35، T7=42 و T8=49 دقیقه به جعبههای حاوی خاکدانهها اعمال شد.
سپس جعبهها به مدت 24 ساعت در محیطی بسته قرار داده شدند تا توزیع رطوبتی در توده خاک درون جعبهها یکنواخت گردد. با ایجاد بارانهای مذکور به جعبهها و تعیین رطوبت جرمی آنها هشت سطح رطوبتی در جعبهها ایجاد گردید. برای اندازهگیری میزان پاشمان ذرات، جعبهها توسط حفاظ فلزی - گالوانیزه - پوشش داده شدند. در زیر جعبهها ورقهای پلاستیکی برای جمعآوری ذرات پاشمان یافته قرار گرفت - شکل . - 1 جعبهها به مدت 15 دقیقه زیر بارانی با همان مشخصات باران اول - شدت ثابت 40 میلیمتر در ساعت - قرار گرفتند. سپس ذرات خاک پاشمان شده از هر جعبه جمعآوری و پس از خشک شدن در آون 105 C وزن گردید. به منظور اندازهگیری میزان تخریب خاکدانهها، ابتدا جعبهها در معرض هوای آزاد خشک شدند سپس میانگین وزنی قطر خاکدانهها - MWD - در حالت خشک با استفاده از سری الکها 8 - ، 6، 4 و 2 میلیمتر - تعیین گردید.
شکل -1 اندازهگیری پاشمان ذرات خاک
تعیین ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک
ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک که با روشهای معمول آزمایشگاهی اندازهگیری شد شامل فراوانی نسبی ذرات خاک به روش هیدرومتر - 7 - ، درصد گچ به روش استون - 14 - ، درصد آهک به روش خنثیسازی کل کربناتهای خاک با اسید استیک 0/5 نرمال - 9 - ، درصد ماده آلی به روش والکی- بلاک - 13 - ، پایداری خاکدانهها به روش الک تر - 3 - ، pH گل اشباع با استفاده از pH متر و EC عصاره گل اشباع با استفاده از EC متر - 14 - بود.
تجزیه و تحلیل دادهها
مقایسه اثر سطوح رطوبتی بر فرآیند پاشمان به کمک آزمون دانکن انجام گرفت. برای این منظور از نرمافزار SPSS استفاده گردید. همچنین برای نشان دادن رابطه بین رطوبت پیشین و پاشمان ذرات از نمودارهای دو بعدی به کمک نرمافزار Excel استفاده شد.
نتایج و بحث
در جدول 1 ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مارنی منطقه مورد آزمایش ارائه شده ا ست. خاک مورد برر سی با بافت ر سی و د ارای مقدار کمی ماده آلی بود. وجود گچ و آهک بالا، خاک منطقه را از نظر شیمیایی در گروه خاکهای گچی- آهکی قرار داد. خاکدانهها پایداری کمی در برابر آب داشتند . - MWD=0/76 mm -
جدول -1 ویژگیهای فیزیکی و شیمیایی خاک مارنی
