بخشی از مقاله
تغييرات رواناب، هدررفت خاک و عناصر غذايي در کاربريهاي گياهي مختلف در اراضي لسي (مطالعه موردي: آبخيز کچيک استان گلستان)
چکيده
سابقه و هدف: شناخت عوامل مؤثر بر فرسايش و تعيين پيامدهاي منفي آن ها لازمه مديريت صحيح منابع آب و خاک و رسيدن به توسعه پايدار است . نتايج پژوهش هاي گذشته نشان ميدهد کاربري زمين و شيب در ميزان رواناب، فرسايش خاک و هدررفت عناصر غذايي مهم هستند. دشواري عمليات شبيه سازي بارش در سطح کرت با ابعاد بزرگ، سبب شده در غالب مطالعات از کرتهاي کوچک مقياس استفاده شود بنابراين در برخي موارد تغييرات شيب در اين سطوح نمود نداشته و گوياي شرايط طبيعي نبوده اند. هدف از پژوهش حاضر، ارزيابي اثرات کاربري زمين ، شيب و شدت بارش بر تغييرات رواناب، هدررفت خاک و عناصر غذايي در کرتهاي نسبتا بزرگ است . مواد و روشها: منطقه مورد مطالعه (آبخيز کچيک ) در ٢٥ کيلومتري شرق شهر مراوه تپه استان گلستان و در ١٥٤٢°٣٧ تا ̋٢٥٤٦°٣٧ عرض شمالي و ̋١٠٥٢°٥٥ تا ̋٥٢٥٧°٥٥ طول شرقي واقع است . اين منطقه از نظر ليتولوژي يکنواخت و سازند لسي تقريبا تمام سطح آبخيز را پوشانده است . محل هاي شبيه سازي بارش بر اساس طرح آشيانه اي سه مرحله اي در کاربريهاي جنگل طبيعي، جنگل دست کاشت ، مرتع و زراعت هندوانه و زراعت گندم درو شده و طبقات شيب ١٢-٣، ١٨-١٢، ٢٥-١٨ و ٤٠-٢٥ درصد انتخاب شد. در کاربريها به ترتيب ٤، ٢، ٤، ٤ و ٢ طبقه شيب انتخاب شد. عمليات شبيه سازي بارش با دو دوره بازگشت ٥٠ و ١٠٠ ساله به ترتيب با شدتهاي ٩٠ و ١٠٥ ميلي متر بر ساعت در کرت هاي به ابعاد ١ در ٤ متري اجرا شد. با در نظر گرفتن ٣ تکرار براي هر شبيه سازي ٩٦ کرت انتخاب شد. رواناب و رسوب در هر مرحله جمع آوري و غلظت رسوب، ضريب رواناب، عناصر غذايي (فسفر، نيتروژن، ماده آلي) و ظرفيت تبادل کاتيوني در آزمايشگاه اندازه گيري شد. تجزيه و تحليل با استفاده از نرم افزارهاي SAS،Minitab و SPSS انجام شد.
يافته ها: نتايج تجزيه و تحليل خروجي کرتها نشان داد، در کاربري هاي جنگل طبيعي، جنگل دست کاشت ، مرتع ، زراعت هندوانه و گندم درو شده به ترتيب ميزان ماده آلي به صورت ٩.١، ٦.٧، ٣.٦، ٢.٢ و ١.٨ درصد، نيتروژن ٠.٦، ٠.٣، ٠.٢٨، ٠.١٧ و ٠.١٥ درصد، ظرفيت تبادل کاتيوني ١٥.٨، ١١.٢، ٩.٦، ٦.٤ و ٧.٧ سانتيمول بر کيلوگرم، فسفر ١٦.٤، ١١.٣، ١٥.٤، ٨.٦ و ٥.٩ ميليگرم در کيلوگرم تغيير نمود. هم چنين تغييرات ضريب رواناب به صورت ١١.١، ٢٦.٦، ١٦.٧، ٣٦.٤ و ٣٦.٥ درصد و رسوب در واحد سطح ٢٠، ٥٧.٧، ٢٩.٧، ٣٤٢.٣ و ٢٩٧.٥ گرم در مترمربع مي باشد. بر اساس نتايج ، عامل شيب اثرات متفاوتي را در مقادير متغيرهاي اندازه گيريشده دارد. بيش ترين و کم ترين اثر تغيير شيب در بين متغيرهاي مورد مطالعه به ترتيب مربوط به ميزان رسوب در کاربري زراعت هندوانه با ٩.١ برابر اختلاف و ميزان نيتروژن در کاربري مرتع با ١.٠٤ برابر اختلاف اندازه گيري شد. نتايج تجزيه و تحليل ها در شدتهاي مختلف نشان داد که اختلاف معنيداري در ميزان متغيرهاي اندازه گيريشده رخ نداده است . بيش ترين همبستگي معنيدار و مثبت بين رواناب و رسوب به ميزان ٠.٩٣ مشاهده شد.
نتيجه گيري: اندازه گيري متغيرهاي شيميايي و فيزيکي در کاربريها و طبقات شيب مختلف نشان داد که وقتي نوع کاربري به تدريج از جنگل به سمت مرتع ، زراعت هندوانه و گندم درو شده تغيير مي کند و شيب نيز افزايش مي يابد کاهش معنيدار در متغيرهاي شيميايي و افزايش معني دار در متغيرهاي فيزيکي مشاهده مي گردد. بنابراين مديريت صحيح کاربري اراضي زراعي شيب دار در منطقه مورد مطالعه ميتواند نقش مهمي در کاهش رواناب، هدررفت خاک و عناصر غذايي داشته باشد.
واژههاي کليدي: رسوب، شبيه ساز باران، شيب ، کرت، مراوه تپه
مقدمه
امروزه افزايش جمعيت و تقاضا براي محصولات کشاورزي موجب شده تا پوشش هاي طبيعي زمين به ويژه جنگل ها و مراتع با سرعت هشداردهنده اي توسط انسان تخريب و تبديل به اراضي کشاورزي شود (١). هر چند فرسايش در طول تاريخ وجود داشته ، ولي در سال هاي اخير به دليل کاربري نامناسب اراضي شدت يافته است . جنگل تراشي منجر به کاهش قابل توجه مقادير رس، ماده آلي، نيتروژن و رطوبت پيشين خاک شده و درصد شن ، pH و چگالي خاک را افزايش مي دهد (٢٤). خصوصيات خاک از جمله ظرفيت تبادل کاتيوني، هدايت الکتريکي، ماده آلي، نيتروژن کل با تبديل اراضي از جنگل به کشاورزي کاهش مي يابد (٨). فرسايش خاک و پيامدهاي ناشي از آن، امروزه يکي از مهم ترين چالش هاي زيست محيطي به شمار ميرود (١٤). خاکهاي لسي از حاصل خيزترين خاکهاي جهان به شمار ميآيند زيرا فراواني ذرات سيلت موجب سهولت نفوذ ريشه هاي گياه در خاک شده و دسترسي آسان را به آب وهوا ممکن مي کند (١١). فعاليت هاي انسان، نوع کاربري و نحوه مديريت اراضي اهميت زيادي در حفظ حاصلخيزي و کاهش ميزان فرسايش دارد به طوريکه شخم زمين قبل از فصل بارش در خاک هاي لسي باعث از بين رفتن ساختمان خاک و تشديد فرسايش مي شود (١٢).
عبدينژاد و همکاران (٢٠١١) نشان دادند که در اثر شبيه سازي بارش با شدت ٦٠ ميليمتر بر ساعت به مدت ٣٠ دقيقه در کرتهاي با ابعاد ٩٥ در ١٢٥ سانتيمتري شن و بار رسوب ضريب همبستگي پايين ٠.٠٤ دارند، همچنين درصد شيب ، رس، سيلت به ترتيب ضريب همبستگي ٠.٦٨، ٠.٣٢ و ٠.٢٣- را با بار رسوب دارند (١). زارع خورميزي (٢٠١٢) نشان داد که در اثر شبيه سازي باران در کرت ٠.٠٩ مترمربعي بين فرسايش و شيب در سطح يک درصد همبستگي مثبت و معنيداري وجود دارد و نتايج همبستگي پيرسون نشان داد، درصد شن ريز در سطح يک درصد و درصد آهک و سيلت در سطح ٥ درصد، همبستگي مثبت و معنيدار با رواناب دارد (٣٨). غلاميگوهره و همکاران (٢٠١٢) نشان دادند که شبيه سازي بارش با شدت يک ميليمتر بر دقيقه در کرت با ابعاد ٠.٥ در ٠.٥ متر با اجراي تيمار آتش سوزي در کاربري مرتع سبب افزايش به ترتيب ١.١٨، ١.٥٢ در توليد رواناب و رسوب و کاهش
١.٠١٤ برابري در ميزان نفوذ مي گردد (١٧). جوادي و همکاران (٢٠١٣) نشان دادند که ميزان رواناب و رسوب معلق توليدي حاصل از ايجاد رگباري با شدت ٥٨ ميليمتر بر ساعت با تداوم ٣٠ دقيقه در کرت ٠.٦٢٥ مترمربعي اختلاف معني داري را بين اراضي کشاورزي و مرتعي در سطح اطمينان ٥ درصد ايجاد مي کند (٢١). سليمانخاني و همکاران (٢٠١٤)، نشان دادند که شبيه سازي بارش در کرت هاي با ابعاد ٠.٥ در ٠.٥ متري سبب ميشود که تغييرات درون رگباري رواناب در دو کاربري مرتع و جنگل احيا شده ابتدا داراي روند افزايشي بوده و سپس روند کاهشي داشته است . همچنين ميزان رواناب و رسوب در کاربري مرتع به ترتيب ٣.٨ و ٧.٧ برابر کاربري جنگل احيا شده بود (٣٤). کاويان و همکاران (٢٠١٤) در پژوهشي با استفاده از شبيه ساز بارش با شدت دو ميليمتر بر دقيقه با تداوم ١٥ دقيقه در کرت ٠.٠٩ مترمربعي نشان دادند که متغيرهاي رطوبت پيشين خاک، ماده آلي، درصد ذرات شن و وزن مخصوص ظاهري به ترتيب به ميزان ٠.٥٦، ٠.٤، ٠.٢٩ و ٠.٢٨ بيش ترين تأثير را در توليد رواناب دارند. هم چنين در فرآيند هدررفت خاک نيز متغيرهاي درصد ماده آلي و رس با ضريب همبستگي ٠.٣٠٣ و ٠.٣ بيش ترين تأثير را در اراضي زراعي دارند (٢٣).
صادقي و همکاران (٢٠١٤) با استفاده از شبيه سازي بارش با شدت ١.٢ ميليمتر بر دقيقه و تداوم ٣٠ دقيقه در کرت هاي نيم مترمربعي نشان دادند که کاربرد پليآکريل آميد سبب کاهش معني دار هدررفت خاک و غلظت رسوب در اراضي لسي مي شود (٣٠). مو و همکاران (٢٠١٥) نشان دادند که شبيه سازي بارش با سه شدت ٠.٦٧، ١ و ١.٦٧ ميليمتر بر دقيقه و ٤ شيب ٥، ١٥، ٢٠ درجه سبب افزايش ضريب رواناب با افزايش شدت بارش و شيب در هر مرحله رويشي مي گردد. همچنين رابطه بين ضريب رواناب، رطوبت اوليه خاک، درصد پوشش به صورت چندمتغيره و غيرخطي برآورد شد.
زمان تأخير رواناب با افزايش شدت بارش و شيب در مرحله رويشي يکسان کاهش يافت (٢٦).
از بررسي مطالعات انجام شده ميتوان دريافت که در مجموع عوامل مختلفي در ميزان روان آب، هدررفت خاک و عناصر غذايي نقش دارند. در اين ميان، نقش کاربري اراضي و شيب در ميزان رواناب، فرسايش خاک و هدررفت عناصر غذايي مهم است .
پژوهش هاي گذشته نشان مي دهد که به دليل دشواري عمليات شبيه سازي بارش در سطح کرت با ابعاد بزرگ، در غالب مطالعات کرت هاي کوچک مقياس استفاده شده بنابراين در برخي موارد گوياي شرايط طبيعي نبوده و تغييرات شيب در اين سطوح نمود نداشته اند.
لس هاي استان گلستان با وجود تنوع آب و هوا تحت کاربريهاي متفاوتي قرار دارند. برخي از فعاليت هاي زراعي در زمين هاي شيب دار موجب افزايش ميزان فرسايش و ميزان رسوب شده است .
بيش از ٦٠ درصد از اراضي لسي استان گلستان شيب بالاتر از ٥ درصد دارند که حدود ١٠٠ هزار هکتار (٢٠ درصد) از اين محدوده توسط اراضي کشاورزي پوشيده شده است . نتايج بررسيها نشان ميدهد که بيش از ٦٥ درصد رسوبات لس گلستان تحت اقليم خشک و نيمه خشک قرار دارند. با توجه به حساسيت بالاي اين اراضي به فرسايش ، توليد رواناب و هدررفت عناصر غذايي و از طرفي تغييرات کاربري گسترده در اين اراضي و وقوع بارشهاي فرساينده با شدت بالا، اين پژوهش با هدف کمي سازي اين متغيرها در کاربريهاي مختلف ، طبقات شيب و شدتهاي بارش انجام شد.
مواد و روش ها
منطقه مورد مطالعه : آبخيز کچيک واقع در شمال شرق استان گلستان زيرحوزهاي کوچک از آبخيز گرگان رود محسوب ميشود. اين آبخيز در شهرستان مراوه تپه و ̋١٥٤٢°٣٧ تا ̋٢٥٤٦°٣٧ عرض شمالي و ̋١٠٥٢°٥٥ تا ̋٥٢٥٧°٥٥ طول شرقي واقع شده است . حوضه کچيک داراي حداقل ارتفاع ٦٢٠ متر و حداکثر ارتفاع ١٢٦٠ متر از سطح دريا است . اين منطقه از نظر ليتولوژي يکنواخت و سازند لسي تقريبا تمام سطح حوزه را پوشانده است (شکل ١).
ميانگين بارندگي سالانه ، متوسط درجه حرارت و رطوبت نسبي سالانه به ترتيب ٤٨٢ ميليمتر، ١٦.٧ درجه سانتي گراد و ٦٣.٨ درصد است . بر اساس روش دومارتن اين حوضه داراي اقليم نيمه خشک و بر اساس روش آمبرژه داراي اقليم نيمه خشک سرد است .
کاربري اراضي حوضه را جنگل طبيعي شامل گونه هاي بلوط١، وليک ٢ و گلابي وحشي ٣، جنگل دست کاشت توسط گونه سرو نقره اي٤، مرتع (تيپ هاي گياهي Artemisia sp- Cynodon dactylon، Artemisia herba alba-Dactylic glomerata، Dactylic glomerata-Festuca sp) و زراعت هندوانه ٥ و زراعت گندم تشکيل داده است . به طور عمده در منطقه اشکال فرسايشي از نوع سطحي، فرسايش آبکندي و کنار آبراهه اي وجود دارد. با توجه به اقليم و وقوع بارشهاي رگباري منطقه ، فرسايش هاي آبکندي شديد و فعال بوده و هم چنين به دليل عمليات زراعي در شيب هاي بالا، فرسايش سطحي نسبتا شديد در مناطق مختلف حوضه ديده مي شود (٩).
انتخاب محل هاي آزمايش : انتخاب محل آزمايش هاي شبيه سازي، بر اساس طرح آشيانه اي سه مرحله اي١ انجام شد (٣٥). به اين صورت که ابتدا نقشه کاربري زمين در پنج طبقه کاربري جنگل طبيعي، جنگل دست کاشت ، مرتع ، زراعت هندوانه و زراعت گندم و نقشه شيب با چهار طبقه ٣ تا ١٢، ١٢ تا ١٨، ١٨ تا ٢٥ و ٢٥ تا ٤٠ درصد با استفاده از نرم افزار ٩.٣ Arc GIS روي هم اندازي شد. متوسط شيب در کاربري هاي جنگل طبيعي، جنگل دست کاشت ، مرتع و زراعت به ترتيب ٢٥.١، ٢٤.٤، ٢٢.٧ و ١٧.٧ درصد بود (جدول ١).
از آنجا که طبقه شيب بالاتر از ٤٠ درصد سطح کمي از آبخيز را به خود اختصاص ميدهد و از طرفي با توجه به عدم امکان استقرار شبيه ساز بارش در اين طبقه ، اين مطالعه روي چهار طبقه شيب فوق الذکر انجام شد. در هر يک از محل ها تعداد ٦ آزمايش شبيه سازي (دو شدت هر يک با سه تکرار) در هر کاربري انجام شد. اطلاعات هر کرت در قالب برگه هاي يکساني ثبت شد. در ادامه جهت ايجاد بارش با دو دوره بازگشت ٥٠ و ١٠٠ ساله دستگاه شبيه ساز بارش از نوع تحت فشار BFTS با قابليت شبيه سازي در سطح کرت ٤ مترمربعي (اصلاحشده توسط دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبيعي گرگان) استفاده شد. بعد از انجام شبيه سازي بارش، رواناب و رسوب حاصله در خروجي کرت ها جمع آوري شد.
ويژگي هاي بارش: براي تعيين شدت هاي بارش منطقه از داده هاي باراننگار ايستگاه کليماتولوژي مستقر در حوزه آبخيز کچيک ، استفاده شد. بررسي دادهها نشان داد که در پنج ساله گذشته آبخيز کچيک دو رخداد بارش با شدت بيش تر از ٧٠ ميليمتر بر ساعت را تجربه کرده است بر اين اساس و براي دستيابي به بارشهاي فرساينده در منطقه مورد مطالعه و هم چنين توانايي شبيه ساز بارش، دو بارش با دوره بازگشت هاي ٥٠ و ١٠٠ ساله با تداوم ٣٠ دقيقه از روش قهرمان - آبخضر (٢٠٠٤) استخراج و ملاک انجام شبيه سازي قرار گرفت . شدت بارندگي در طول زمان بارش به صورت ثابت و برابر با ٩٠ و ١٠٥ ميليمتر بر ساعت به ترتيب براي دوره بازگشت هاي ٥٠ و ١٠٠ ساله در نظر گرفته شد (١٦). آزموده و همکاران (٢٠١٠) و فيض نيا و همکاران (٢٠٠٥) پژوهشگراني هستند که اثر بارشهاي با شدت بالا را بر واکنش خاک بررسي کردند (٧، ١٥).
شبيه سازي بارش: بعد از انتخاب محل کرت ها، با در نظر گرفتن سه مورد تکرار در ٩٦ کرت شبيه سازي بارش انجام شد. توزيع کرتهاي کاربري جنگل طبيعي در چهار طبقه شيب بود که در هر طبقه شيب شش کرت انتخاب شد که در سه کرت شبيه سازي بارش با ٩٠ ميليمتر بر ساعت و سه کرت نيز با شدت ١٠٥ ميليمتر بر ساعت صورت گرفت . بخشي از جنگل هاي منطقه مورد مطالعه به صورت دست کاشت (جنگل دست کاشت ) بود. بررسي نشان داد که جنگل دست کاشت عمدتا روي دو طبقه بالايي شيب (٢٥-١٨ و ٤٠-٢٥ درصد) قرار دارد بنابراين براي مشخص شدن اثرات جنگل دست کاشت اين دو طبقه شيب انتخاب و در هر طبقه شيب شش کرت انتخاب شد که در سه کرت شبيه سازي با بارش دوره بازگشت ٥٠ ساله و سه کرت نيز با دوره بازگشت
١٠٠ ساله شبيه سازي صورت گرفت . با توجه به ارتفاع زياد درختان در کاربري جنگل (طبيعي و دست کاشت ) و محدوديت ارتفاع دستگاه شبيه سازي از آن جا که کشت هندوانه در همه طبقه هاي شيب گسترده است ، توزيع کرتها مانند جنگل طبيعي و مرتع در چهار طبقه شيب و در هر طبقه در شش کرت شبيه سازي و اندازهگيري انجام شد و در مورد گندم نيز دو طبقه شيب ١٢-٣ و ١٨-١٢ درصد انتخاب و در هر طبقه شش کرت انتخاب شد که در سه کرت، شبيه سازي با شدت ٥٠ ساله و سه کرت نيز با شدت ١٠٠ ساله شبيه سازي صورت گرفت . براي در نظر گرفتن اثر تغيير درصد شيب ، شبيه سازي بارش در مقياس کرت با ابعاد ٤ متر طول و يک متر عرض صورت گرفت . ابعاد انتخاب شده با هدف لحاظ کردن حداکثر طول ممکن با در نظر داشتن قابليت شبيه سازي توسط شبيه ساز، جابجايي و امکان استقرار در شيب و کاربريهاي مختلف بود. در خروجي هر کرت نمونه هاي رواناب و رسوب جمع آوري شد و مورد تجزيه و تحليل فيزيکي و شيميايي قرار گرفت .
بر اساس شرح کار آناليز آزمايشگاهي مقادير غلظت رسوب، عناصر غذايي (N،P و OM)، حجم رواناب خروجي و ظرفيت تبادل کاتيوني - با توجه به اين که شاخص خوبي براي تعيين کيفيت و بهره وري خاک بوده و مقدار آن بسته به ميزان مواد آلي، مقدار و نوع رس متغير است - مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت . نيتروژن از روش کجلدال ١ (٢٨) تعيين شد، از روش والکي بلک ٢ (١٣) براي تعيين ماده آلي استفاده شد، فسفر از روش السن ٣ (٢٧) اندازهگيري شد و ظرفيت تبادل کاتيوني از روش فليم فتومتر٤ (١٠) تعيين شد. جهت بررسي و تجزيه و تحليل آماري ميانگين متغيرها ابتدا تجزيه واريانس انجام شد و سپس در صورت معني داري از روش LSD اثر شيب و کاربري اراضي روي تغييرپذيري متغيرهاي مورد مطالعه قرار گرفت و نمودارها با استفاده از نرم افزار Excel ترسيم گرديد. همچنين ، جهت بررسي وجود رابطه آماري بين پارامترهاي مورد مطالعه ، ضريب همبستگي آنها محاسبه گرديد. براي تجزيه تحليل آماري متغيرهاي اندازهگيريشده نرمافزارهاي Minitab، SAS و SPSS مورد استفاده قرار گرفت .
نتايج و بحث
نتايج آناليز واريانس کلي دادهها براساس طرح آشيانه اي سه مرحله اي در يک آناليز تعيين شد. بعد از مشخص شدن تأثيرگذاري شيب و کاربري در مقادير متغيرهاي مورد مطالعه ، نتايج و تفسير آن ها به طور جداگانه در هر کاربري و شيب در اين قسمت ارائه مي شود.
ميانگين متغيرهاي اندازه گيريشده در کاربري ها:
نتايج اندازه گيري متغيرها در کاربري هاي مختلف مطابق شکل هاي ٣ الي ٨ نشان ميدهد که ضريب رواناب در کاربري جنگل طبيعي با ١١.١ درصد کم ترين ميزان و گندم درو شده با ٣٦.٥ درصد بيش ترين ميزان را دارد هم چنين از اين نظر تفاوت معني داري بين کاربري هاي جنگل دست کاشت و زراعت هندوانه مشاهده نشد. فقدان لاشبرگ کافي در عرصه هاي جنگل دست کاشت و عدم پوشش گياهي در کف جنگل و هم چنين عدم امکان در نظر گرفتن تأثير تاج پوشش درختان سرو (به دليل ارتفاع زياد) در اين مناطق ، سبب شده تفاوت معنيداري در کاربري جنگل دست کاشت و زراعت هندوانه از نظر ميزان رواناب مشاهده نشود (شکل ٣). کاهش رواناب در کاربري جنگل طبيعي در مقايسه با کاربري زراعي توسط آزموده و همکاران (٢٠١٠) نيز گزارششده است (٧).
ميزان مواد مغذي نيتروژن و فسفر در اراضي زراعي ممکن است تحت تأثير استفاده کود در هاي خاصي از فصل رويش قرار گيرد در نتيجه در ميزان هدررفت نيتروژن و فسفر تأثيرگذار است .
مقدار نيتروژن از کاربري جنگل طبيعي به زراعت
٧٥ درصد کاهش مي يابد و از ٠.٦ به ٠.١٥ درصد ميرسد که از اين نظر تفاوت معنيداري بين کاربري مرتع با جنگل دست کاشت و هم چنين بين زراعت هندوانه و گندم درو شده وجود ندارد (شکل ٤).
عمليات خاکورزي سبب تخريب ساختمان خاک و افزايش توليد رواناب شده و باعث حساسيت بيش تري اراضي زراعي در مقابل فرسايش شده و در نتيجه خروج مقادير زيادي نيتروژن به همراه ذرات کلوئيدي را از محيط به صورت ساليانه باعث مي شود (٣٧) حذف پوشش گياهي و تأثير آن بر ميزان رطوبت و دماي خاک سبب تجزيه ماده آلي، افزايش معدني شدن نيتروژن و در نهايت کاهش نيتروژن کل مي شود.
نتايج پژوهش ايوبي و همکاران (٢٠١١) نيز نشان داد که ٤٠ سال پس از تغيير کاربري اراضي جنگلي به زراعي سبب شده که نيتروژن به ميزان يک سوم مقدار اوليه خود کاهش يابد (٦).
هدررفت فسفر در کاربري جنگل طبيعي با ١٦.٤ ميليگرم در کيلوگرم بيش ترين ميزان و کاربري گندم درو شده با ٦ ميليگرم در کيلوگرم کم ترين ميزان را دارد و در کاربري هاي مرتع ، جنگل دست کاشت و زراعت هندوانه به ترتيب ميزان فسفر کاهش مي يابد (شکل ٥). آبشويي فسفر به استثناي خاک هاي شني و با ماده آلي بالا و نفوذپذيري زياد ناچيز است . در نتيجه با توجه به ريزدانه بودن خاک منطقه مورد مطالعه آبشويي نميتواند دليل کاهش آن باشد. فرسايش خاک تقريبا مهم ترين مکانيسم براي انتقال فسفر از کاربري زراعي است (٣٧). هم چنين در تثبيت فسفر مواد آلي و رسهاي سيليکاتي نقش دارند. در اراضي با کاربري مرتع گرچه عناصر غذايي از جمله فسفر به کمک ترشحات ريشه اي از فرم غيرقابل جذب به فرم قابل جذب تبديل مي گردد ولي به دليل اين که بقاياي گياهي مجددا به خاک بر ميگردد باعث افزايش ميزان فسفر شده است . کاهش ميزان فسفر از کاربري جنگل به زراعت با نتايج تجري (٢٠١٣) که کاهش ٤ برابري فسفر را گزارش نموده مطابقت دارد (٣٥).
ماده آلي از کاربري جنگل طبيعي با ٩.١٥ به کاربري زراعت با ١.٨ درصد به طور معنيداري کاهش مييابد (شکل ٦). در خاک جنگلي به دليل عدم کشت ، تجمع لاشبرگ فراوان باعث افزايش مقدار ماده آلي خاک شده است . کاهش ماده آلي در کاربري مرتع نيز ميتواند ناشي از چراي مفرط دامها و در نتيجه کاهش ميزان لاشبرگ اضافه شده به خاک باشد. هم چنين در کاربري زراعي کشت و کار دائمي و عمليات شخم عمدتا در جهت شيب نقش مهمي در هدررفت و تجزيه ماده آلي را دارند. کاهش ماده آلي در کاربري جنگل به زراعت در پژوهش هاي عجمي و همکاران (٢٠٠٦) و صالحي و همکاران (٢٠١١) نيز گزارش شده است (٤، ٣١). ظرفيت تبادل کاتيوني از کاربري جنگل به زراعت کاهش ٥٠ درصدي را نشان داد مي يابد که بيش ترين ميزان مربوط به جنگل طبيعي با ١٥.٨ و کم ترين ميزان مربوط به کاربري زراعت هندوانه با ٦.٤ سانتيمول بر کيلوگرم است (شکل ٧).
با توجه به اين که ظرفيت تبادل کاتيوني از مقدار ماده آلي تبعيت مي کند (٢٠)، کاهش ماده آلي در اراضي زراعي، ميتواند سبب کاهش ظرفيت تبادل کاتيوني در اين اراضي شود. عجمي و همکاران (٢٠٠٧) کاهش ماده آلي و رس را در اراضي زراعي، علت کاهش ظرفيت تبادل کاتيوني در کاربري زراعي دانسته اند (٣). تغيير معنيدار ظرفيت تبادل کاتيوني در کاربريهاي مختلف و رابطه مستقيم آن با ماده آلي در پژوهش قرباني و همکاران (٢٠١٣) نيز گزارششده است (١٨) اما با پژوهش بهرامي و همکاران (٢٠١٠) که عدم اختلاف معني دار ظرفيت تبادل کاتيوني در کاربريهاي مختلف را گزارش کردند مطابقت ندارد (٨).
رسوب در واحد سطح از کاربري جنگل به زراعت حداکثر تا ١٧ برابر افزايش مي يابد، به ترتيب بيش ترين و کم ترين رسوب مربوط به کاربري زراعت هندوانه و جنگل طبيعي با ٣٤٢ و ٢٠ گرم در مترمربع است (شکل ٨). وجود لاشبرگ و پوشش گياهي در سطح جنگل نقش مهمي را در کاهش انرژي جنبشي بارش، جداشدگي و برداشت ذرات خاک شده و در نتيجه سبب وقوع رواناب با غلظت رسوب پايين تر و کدورت کم تر در مقايسه با اراضي مرتعي و زراعت مي شود. افزايش رسوب از کاربري جنگل به زراعت با
نتايج پژوهش هاي آزموده (٢٠١٠) مطابقت دارد (٧).
