بخشی از مقاله
چکیده
نوارهاي حائل گیاهی حاوي برخی گونههاي گیاهی میباشند که جریان آب قبل از ورود به آبراههها از آنها عبور مینماید و این موجب کاهش حجم رواناب و آلایندههاي جریان توسط نفوذ، جذب و انباشت رسوب میگردند. تحقیق حاضر با هدف ارزیابی و مقایسه تاثیر گیاه وتیور و چمن بومی منطقه ساري - مازندران - و همچنین ترکیب دو گونه مذکور بر کارایی نوارهاي حائل گیاهی در کاهش آلایندههاي آب هاي سطحی شامل رسوب، نیترات و فسفات به انجام رسید.
این پژوهش با استفاده از کرتهاي آزمایشی 1×10 متري و تولید رواناب مصنوعی با دبی 1/65 لیتر بر ثانیه طی یک سال به انجام رسید. نوارهاي حائل گیاهی استفاده شده در این تحقیق غلظت رسوب را 42 -94% ، غلظت نیترات را 35-88% و غلظت فسفات را 28-95% کاهش دادند که کلیه مقادیر حداکثر مربوط به تیمار وتیور-چمن بود.
با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق می توان اشاره نمود که گیاه وتیور کارایی بسیار بالایی در کاهش و کنترل آلایندههاي موجود در رواناب را داراست اما به دلیل احتمال ایجاد جریانهاي متمرکز در فواصل موجود میان بوتههاي این گونه گیاهی، استفاده از یک نوار گیاهی مقاوم و سازگار با اقلیم منطقه و با تراکم، یکنواختی و درصد سطح پوشش مشابه چمن به منظور یکنواخت و ورقهاي نمودن جریان و در نتیجه افزایش کارایی نوار حائل گیاهی در کاهش آلایندههاي موجود در رواناب پیش از ورود به آبهاي سطحی تو صیه میگردد. همچنین بردا شت و کوتاه نمودن دورهاي گیاه به عنوان راهکاري مؤثر به منظور مقابله با تجمع تدریجی مواد مغذي و رسوب در نوارهاي حائل گیاهی و در نتیجه آلوده شدن رواناب عبوري از این نوارها ارائه گردید.
مقدمه
آلودگی آب در دهههاي اخیر به یک تهدید جدي و در حال گسترش براي جامعه انسانی و اکوسیستمهاي طبیعی تبدیل شده است به طوري که براي مثال هر ساله 25 میلیون نفر در ک شورهاي فقیر در اثر آلودگی آب از بین می روند. این مو ضوع ضرورت مبارزه با آلودگی سی ستمهاي آبی را افزایش می دهد Bu - و همکاران، . - 2010 فر سایش خاك و ر سوبگذاري نیز یکی از مع ضلات ا صلی در بیشتر حوزههاي آبخیز ایران میباشد که تولید رسوب ناشی از آن در حوزهها از محدودیتهاي اساسی در دستیابی به توسعه پایدار بوده - غلامی، - 2007 ، فرسایش نه تنها خاك را از بین میبرد، بلکه با ایجاد رسوب مواد در آبراهه سبب مسدود شدن آنها و پر کردن مخازن سدها می شود .
بهترین روشهاي مدیریت - BMPs - ، رویکردي ب سیار شایع در کاهش اثرات مخرب روانابهاي سطحی می باشند و یکی از راهکارهاي موثر -بهترین روشهاي مدیریت- در کاهش آلودگی در آبهاي سطحی استفاده از نوارهاي حائل گیاهی ا ست Hellberg - و همکاران، Lam ;2008 و همکاران، - 2011 حائلهاي گیاهی نوارهایی ه ستند که شامل انواع گیاهان نظیر علفها، درختان و درختچهها یا ترکیبی از آنها میباشند که در پایین دست اراضی فرسایشپذیر و کشاورزي و در کناره رودخانه ها تعبیه میگردند.
به عبارت دیگر، نوارهاي حائل گیاهی شامل گیاهی خاص میباشند که جریان قبل از ورود به آبراههها از آنها عبور مینماید و این موجب کاهش حجم رواناب، آفتکشهاي انباشته شده و دیگر آلایندههاي جریان توسط نفوذ، جذب و انباشت رسوب میگردند Dunn - و همکاران، Yuan ;2011وهمکاران، Otto ;2009و همکاران، . - 2012 گیاه وتیور یک گیاه دائمی گرمسیري و بومی جنوب و جنوب شرق آسیا است که به طور طبیعی در اراضی پست و مرتفع و در انواع خاكها می روید. این گیاه در هر آب و هوایی می تواند زندگی کند و حتی در خ شک سالیهاي هندو ستان هم خود را توانا ن شان داده ا ست - شو شتریان و تهرانی فر، . - 1390 این گیاه سریع الرشد است، ارتفاع آن 50 – 150 سانتی متر و به گستردگی 30 سانتی متر می باشد.
ری شههاي وتیور افشان، بسیار منشعب و حجیم بوده و تا عمق 2-4 متر در خاك نفوذ می کنند که این امر در حفظ آب و خاك بسیار موثر است - انجمن ایرانی ترویج و توسعه گیاه وتیور، . - 1387 تحقیقات و آزمایشاتی که در چین انجام گرفته است نشان می دهد که وتیور می تواند فسفر محلول را پس از 3 هفته تا 11% و ازت محلول را پس از 5 هفته تا 21% کاهش دهد. و ظرفیت پاك کردن سالانه 231 تن ازت و 15 تن فسفر را در هکتار دارد Babalola - ، . - 2007
در گذشته پژوهشهاي بسیاري در زمینه تاثیر نوارهاي حائل گیاهی بر کنترل کیفیت و کمیت رواناب صورت پذیرفته اند Norris - ، Hay ;2006 و همکاران، Borina ;2006 و همکاران، Golabi ;2005 و همکاران، Patty ;2005 و همکاران، Lee ;1997 و همکاران، Delgado ;2003 و همکاران، Milan ;1995و همکاران، Duchemin ;2014 وHogue، Mankin ;2009 و همکاران، - 2007 که در برخی از آنها پژوهشگران تلاش نمودهاند تا یک دستورالعمل براي کاربرد نوارهاي حائل گیاهی در کنترل کیفیت آب تهیه نمایند و معتقدند که نزدیک بودن نوار حائل به منبع آلودگی نقش بسیار مهمی در کارایی آن دارد و ارزش مهم نوارهاي حائل گیاهی را نه فقط در مفید بودن آنها در کنترل کیفیت آب بلکه در فواید دیگر آن به جهت نگهداري منطقه وسیعی از گیاهان طبیعی میدانند.
برخی محققین نیز پس از مرور اثربخشی نوارهاي حائل گیاهی در بهبود کیفیت آب اعلام نمودند که نوارهاي حائل گیاهی قادر به از بین بردن آلایندههاي حاصل از فعالیتهاي کشاورزي یا آلودگی غیر نقطهاي هستند Lee - و همکاران، Delgado ;1995 و همکاران، - 1995 در حالیکه خود خاك نیز می تواند تا حدودي این کاهش آلودگی را انجام دهد اما سیستم ترکیب خاك با گیاه بهترین عملکرد را خواهد داشت Patty . - Delgado et al., 2005 - و همکاران - 1997 - طی انجام پژوهشی گزارش نمودند که نوارهاي علفی با طول 6 ، 12 و 18 متر حجم رواناب را از 43 تا 99/9 درصد، مواد جامد معلق را از 87 تا 100 درصد، نیترات را از 44 تا 100 در صد و ف سفر از 22 تا 89 در صد کاهش دادند .
- 2003 - Lee et al. معتقدند که ترکیبی از گیاهان مختلف میتواند اثربخ شی نوارهاي حائل گیاهی را در کاهش آلودگی رواناب افزایش دهد در حالی که Hay و همکاران - 2006 - یک آزمایش تجربی به منظور ارزیابی اثرات نوارهاي حائل گیاهی بر زدودن آلایندههایی نظیر رسوب، مواد مغذي و میکروارگانیسمهاي تولید شده از اراضی آبیاري شده و مراتع را به انجام رساندند و اعلام نمودند که نوار فیلتر مورد استفاده تحقیق ایشان از کارایی بالایی برخوردار نبوده است که این میتواند به دلیل حجم بالاي رواناب، شیب زیاد و جریان کانالی شده باشد.
Borina و همکاران - 2005 - نیز نشان دادند که روانابی که از نوار حائل گیاهی عبور نمی کند، بیشتر تحت تاثیر مجموع بارندگی است در حالیکه براي روانابی که از نوار حائل گیاهی عبور میکند، حداکثر شدت بارندگی نقش مهمتري ایفا مینماید. Golabi و همکاران - 2005 - در گزارش نتایج تحقیق خود اعلام نمودند که سیستم وتیور نه تنها در کنترل فرسایش موثر است بلکه کیفیت رواناب را بهبود میبخشد.
Mankin و همکاران - 2007 - معتقدند که نوع گیاه مورد استفاده در نوار حائل اثر قابل توجهی بر از بین بردن آلایندهها دارد همانطور که Ducheminو - 2009 - Hogue تاثیر اولیه یک سیستم علف/درخت را بر فیلتر کردن و زهک شی رواناب حا صل از یک مزرعه ذرت کوددهی شده با کود مایع حیوانی مورد ارزیابی قرار دادند و نشان دادند که نوار علفی، حجم رواناب را تا %40 ، مواد جامد معلق را تا %87 ، فسفر کل را تا %64 و نیترات را تا %33 کاهش داد، در صورتی که نوارهاي علف-درخت حجم رواناب را تا %35، مواد جامد معلق را تا %85 ، فسفر کل را تا %85 و نیترات را تا %30 کاهش دادند.
Borin و همکاران - 2010 - مروري بر دادههاي به دست آمده از تحقیقات انجام شده در دهههاي گذشته در زمینه اجراي نوارهاي حائل گیاهی در منطقه ونتو ایتالیا داشتند و گزارش نمودند که نوارهاي حائل جوان رواناب کل را تا %33 ، هدررفت نیتروژن را تا %44 و هدررفت فسفر را تا %50 در مقای سه با نواحی بدون نوار حائل کاهش دادهاند. همچنین به اعتقاد ای شان یک نوار حائل بالغ قادر است غلظت نیترات و نیتروژن و فسفر را تا %100 کاهش دهد.
Wang و همکاران - 2012 - طی مطالعهاي که بر کاهش نیتروژن و نیترات توسط نوارهاي حائل مرتعی و درختی در منطقه آرمیدال استرالیا به انجام رساندند اعلام نمودند که نوارهاي حائل درختی و مرتعی تفاوت چندانی در کاهش نیترات آبهاي کمعمق و عمیق زیرزمینی نشان ندادند اما نوارهاي حائل مرتعی تاثیر بیشتري در کاهش نیترات و نیتروژن روانابهاي سطحی داشتند.
- 2014 - Lambrechts طی پژوهشی تاثیر رشد گیاه و مورفولوژي آن را بر میزان کارایی نوارهاي حائل گیاهی با استفاده از فلوم آزمایشی مورد بررسی قرار دادند که نتایج این تحقیق حاکی از افزایش پتانسیل تلهاندازي رسوب توسط نوار حائل گیاهی پس از دو ماه رشد بود. همچنین بر اساس گزارش محققین فوق، رشد گیاه و توسعه آن مورفولوژي گیاه و پتانسیل تلهاندازي رسوب توسط نوار حائل گیاهی را اصلاح نموده و بهبود بخشیده است.
همچنین برخی دیگر از محققین با بررسی تاثیر نوارهاي حائل گیاهی بر کاهش رواناب سطحی اعلام نمودند که کارایی نوارهاي حائل گیاهی ب سیار تحت تاثیر یکنواختی پو شش گیاهی این نوارهاخصوصاً در ابتداي کاشت آنها است Milan - و همکاران، Campo -Bescos . - 2014 و همکاران - 2015 - نیز معتقدند که نصب حائلهاي گیاهی متراکم در اراضی فاریاب مناطق آسیبپذیر نیمه خشک میتواند در کاهش اثرات مخرب کشاورزي و بهبود حفاظت محیط زیست موثر باشد اما نبایستی به آن به عنوان یک راهکار جایگزین نگاه کرد بلکه باید به عنوان یک روش کنترل آلودگی تکمیلی در کنار دیگر اقدامات خارج از عرصه مورد استفاده قرار گیرد.
همانطور که از تحقیقات انجام شده بر میآید، اثربخشی نوارهاي حائل گیاهی در کاهش آلودگی آبهاي سطحی محرز است اما گونههاي گیاهی و نوع آلایندهها نیز در کارایی آنها تأثیر زیادي دارند. بنابراین، مطالعه این نوارها در مناطق مختلف بنا بر گونههاي گیاهی بومی منطقه، متفاوت است. همچنین مطالعه تاثیر سنین مختلف گیاه در کاهش آلایندهها ضروري می نماید. تحقیق حاضر با هدف ارزیابی تاثیر گونه گیاهی و همچنین مرحله رشد آن بر کارایی نوارهاي حائل گیاهی در کاهش نیترات و فسفات موجود در آبهاي سطحی به انجام رسیده است.
مواد و روشها
-1 منطقه مورد مطالعه
عرصه این تحقیق بخشی از اراضی کشاورزي دیم منطقه میاندرود از توابع شهرستان ساري می باشد که در موقعیت جغرافیایی 53 درجه و 10 دقیقه ي طول شرقی و 36 درجه و 33 دقیقه عرض شمالی در نیمکره شمالی قرار گرفته است - شکل . - 1 ارتفاع عرصه از سطح دریا 23 متر و شیب دامنه مورد مطالعه 15 درصد، داراي جهت جغرافیایی شمالی-جنوبی با خاك لوم رسی می باشد. مطابق آمار هواشناسی ایستگاه دشت ناز ساري که در فاصله 5 کیلومتري عرصه واقع شده است، متوسط بارندگی، درجه حرارت و رطوبت نسبی سالانه منطقه به ترتیب 789 میلیمتر، 17درجه سانتیگراد و %77 میباشد - صادقی روش، . - 1389
