حفاظت منابع آب و خاک
سال:1396 | دوره:7 | شماره:2 |تعداد مقالات:9

فرسایش خندقی از جمله انواع فرسایش آبی و تشدید شونده است که رخداد و گسترش آن موجب تغییرات بارز در منظر زمین و پسرفت اراضی می شود. هدف از انجام این تحقیق بررسی اثر عوامل خاکی موثر بر وقوع فرسایش خندقی در حوزه آبخیز آق امام می باشد. این حوزه آبخیز با مساحت 5442.45 هکتار در شرق استان گلستان واقع شده است که از نظر فرسایش خندقی دارای معضلات و مشکلات قابل ملاحظه ای می باشد. در این تحقیق با استفاده از بازدیدهای میدانی، خندق های موجود در منطقه شناسایی و مورد بررسی قرار گرفتند. سپس تعداد پنج خندق معرف انتخاب شدند و تعداد 10 نمونه خاک در داخل و 10 نمونه خاک در خارج از محدوده خندق ها (منطقه ای واقع در اراضی مجاور در بالادست خندق ها) در دو عمق 0-30 و 30-60 سانتی متری تهیه و مورد آنالیز آزمایشگاهی قرار گرفتند. از آزمون مقایسه میانگین دو جامعه آماری جهت بررسی نقش خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در دو عمق مطالعاتی در ایجاد فرسایش خندقی استفاده به عمل آمد. نتایج نشان داد که اختلاف معنی داری در سطح 5 درصد، بین برخی از خصوصیات در خاک سطحی و زیرسطحی وجود داشته است. به طوری که در این بین میزان درصد سیلت (در هر دو عمق در مناطق خندقی)، درصد رطوبت اشباع (در هر دو عمق در مناطق خندقی)، هدایت الکتریکی (عمق زیرسطحی در مناطق خندقی)، مواد خنثی شونده (در هر دو عمق در مناطق خارج از خندق)، درصد کاتیون تبادلی (عمق زیرسطحی در مناطق خندقی)، نسبت جذب سدیم (عمق زیر- سطحی در مناطق خندقی)، درصد سدیم تبادلی (عمق زیرسطحی در مناطق خندقی)، به دلیل مقادیر بیش تر و اختلاف معنی دار آماری توانستند نقش موثری در ایجاد فرسایش خندقی از خود نشان دهند.

پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر کیفیت آب آبیاری، عمق و فاصله نصب لوله های آبده آبیاری قطره ای زیرسطحی بر نیترات خاک در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه شهرکرد تحت کشت چمن انجام گرفت. آزمایش به صورت کرت های دوبار خرد شده (Split Split Plot) در قالب طرح آزمایشی بلوک های کامل تصادفی با 16 تیمار و سه تکرار اجرا شد. تیمارهای تحقیق شامل دو نوع کیفیت آب آبیاری: آب چاه (W) و پساب WW )) دو فاصله نصب لوله های آبده آبیاری (45 و 60 سانتی متر) و چهار عمق کارگذاری لوله های آبده آبیاری (15، 20، 25 و 30 سانتی متر) بودند. در پایان آزمایش نمونه برداری از خاک در دو لایه (30-0 و 60-30 سانتی متری) برای اندازه گیری غلظت نیترات انجام شد. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که غلظت نیترات در هر دو لایه خاک تحت تاثیر اثر متقابل کیفیت آب آبیاری، عمق و فاصله نصب لترال های آبیاری معنی دار شد. نتایج به دست آمده بیان گر آن است که آبیاری با پساب در مقایسه با آب معمولی باعث افزایش غلظت نیترات خاک شده است و با بیش تر شدن فاصله نصب لاترال ها غلظت نیترات در لایه اول و دوم افزایش یافت. همچنین در لایه 30-0 سانتی متری و عمق نصب قطره چکان در 15 و 20 سانتی متر سبب کاهش غلظت نیترات و با زیاد شدن عمق نصب قطره چکان به 25 و 30 سانتی متری غلظت نیترات نیز افزایش گردید. در حالی که در لایه دوم زیاد شدن عمق نصب موجب کاهش غلظت نیترات شد.

از اثرات مهم و بالقوه تغییر اقلیم، تغییر شدت و فراوانی بارش های سیل زا در آینده است. برای کاهش آثار زیان بار تغییر اقلیم در هر منطقه، لازم است تغییرات بارش های حدی آینده در آن جا پیش یابی شود. روش های ریزمقیاس نمایی بسیاری برای ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر بارش توسعه یافته است، اما اغلب این روش ها برای ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر بارش های حداکثر مناسب نیستند. در این میان مدل استوکستیک NSRP که کمتر مورد توجه بوده است، از قابلیت های ویژه ای برخوردار است. در این مطالعه قابلیت مدل NSRP برای تولید بارش روزانه ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه و ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر بارش های حداکثر روزانه آزموده شد. نتایج حاکی از موفقیت مدل در شبیه سازی سری بارش روزانه و بارش های حداکثر است و قابلیت استفاده در ارزیابی اثر تغییر اقلیم آینده بر بارش های حدی را دارد. با استفاده از مدل، 100 سری 30 ساله روزانه اقلیم آینده برای سه سناریوی A1B،A2  و B1 مدل CGCM3 تولید شد. بر اساس نتایج، مقدار بارش حداکثر سالانه با تداوم های یک تا پنج روز در اقلیم آینده افزایش می یابد. توزیع فصلی وقوع بارش های حداکثر و توزیع فصلی بارش ماهانه تغییر می کند و میانگین بارش سالانه کاهش می یابد. افزایش شدت بارش های حداکثر با وجود کاهش بارش سالانه نشان می دهد مطالعه اثر تغییر اقلیم بر میانگین بارش نمی تواند اطلاعاتی در خصوص تغییرات بارش های حدی در اختیار گذارد. با توجه به آنکه تغییر اقلیم می تواند اثر مهمی بر بارش های حدی داشته باشد، لازم است اثر تغییر اقلیم در طرح های آینده که متاثر از بارش های حدی است در نظر گرفته شود.

انسداد قطره چکان ها یکی از مهم ترین مشکلات آبیاری قطره ای زیرسطحی می باشد. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر صفحات ژئوکمپوزیت بر پروفیل رطوبتی در سیستم آبیاری زیرسطحی می باشد. بدین منظور پژوهشی در لایسی متردر قالب آزمایش فاکتوریل بر پایه طرح کاملا تصادفی با 10 تیمار در سه فاکتور و سه تکرار انجام شد. فاکتور اول آزمایش، شکل ژئوکمپوزیت با مساحت یکسان در دو سطح (مربع شکل با ابعاد (4×4) سانتی مترمربع و مستطیل شکل با ابعاد (2×8) سانتی مترمربع)، فاکتور دوم نوع مواد صفحات ژئوکمپوزیت در دو سطح (دو لایه ژئوتکستایل در دو طرف ژئونت و سطح دوم یک لایه ژئوتکستایل و یک لایه ژئوممبران طرفین ژئونت)، فاکتور سوم نحوه قرار گرفتن در خاک در دو موقعیت (افقی و عمودی) و قطره چکان با پوشش (در دو موقعیت افقی و عمودی) به عنوان تیمار شاهد می باشد. سطح خیس شده زمین و حداکثر سطح خیس شده پروفیل عمقی خاک اندازه گیری شد. نتایج نشان داد ژئوکمپوزیت مربعی شکل با ابعاد (4×4) سانتی مترمربع، به صورت یک لایه ژئوتکستایل و یک لایه ژئوممبران طرفین ژئونت و نحوه قرارگیری آن در خاک به صورت افقی با کاهش 21.55 درصد سطح خیس شده زمین و افزایش 17.01 درصد سطح خیس شده پروفیل عمقی خاک نسبت به تیمار شاهد (قطره چکان با پوشش به صورت افقی در خاک)، بیش ترین تاثیر و بهترین شرایط بر پروفیل رطوبتی را دارا می باشد. به طورکلی استفاده از ژئوکمپوزیت باعث کاهش سطح خیس شده زمین و افزایش سطح خیس شده در پروفیل های عمقی در سطح معنی دار یک درصد گردیده است.

آگاهی از تغییرات زمانی ویژگی های خاک در هر رخداد طی بارش های متوالی برای تعیین دوره بحرانی که خاک حساس به فرآیندهای فرسایشی می شود، بسیار حائز اهمیت است. این پژوهش به منظور بررسی اثر رگبارهای متوالی بر تغییر ویژگی های خاک، تولید رواناب سطحی و هدررفت خاک در 18 نوع خاک مختلف با اندازه خاکدانه یکسان (با قطر بین 4 و 6 میلی متر)، انجام گرفت. آزمایش در کرت های فرسایشی کوچک با طول 80 سانتی متر و عرض 60 سانتی متر با شیب 9 درصد طی هفت رگبار متوالی شبیه سازی شده با شدت 85 میلی متر بر ساعت و تداوم 30 دقیقه با فواصل پنج روز اجرا شد. نتایج نشان داد که تفاوتی معنی دار بین خاک ها از نظر جرم مخصوص ظاهری، نگه داشت آب، تولید رواناب و هدررفت خاک به وجود آمد (p<0.001). در رخداد رگبار اولیه به دلیل فراوانی زیاد خاکدانه های پایدار و پایین بودن رطوبت پیشین خاک ها، پایین ترین مقدار رواناب (14.4 میلی متر) و هدررفت خاک (792 گرم بر مترمربع) مشاهده شد. در رخداد رگبارهای متوالی بعدی گرچه تغییرات زیاد در نگه داشت آب در خاک مشاهده نشد، اما افزایش جرم مخصوص ظاهری خاک هم چنان آشکار بود. روابطی معنی دار بین هدررفت خاک (R2=0.58) و جرم مخصوص ظاهری خاک و نیز رطوبت پیشین خاک (R2=0.75) وجود داشت. این پژوهش نشان داد که آگاهی از تغییرات جرم مخصوص ظاهری خاک و رطوبت پیشین خاک در رخدادهای باران طی سال می تواند در پیش بینی فرسایش خاک رخداد طی رگبارهای متوالی در یک منطقه موثر واقع شود. به طور کلی تغییرات ویژگی های فیزیکی خاک در هر رخداد نقشی مهم در افزایش حساسیت خاک به فرسایش طی رگبارهای متوالی دارد.

دستیابی به توسعه پایدار سیستم های منابع آب، مستلزم ارزیابی و بررسی اثرات بلندمدت اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی طرح های توسعه و مدیریت منابع آب می باشد. از این رو توسعه مدلی که بتواند ابعاد مختلف طرح های توسعه منابع آب و برهم کنش اتخاذ شیوه های مختلف بهره برداری را شبیه سازی کند و با آن مدل بتوان راهکارهای مدیریتی مختلف را سنجید، می تواند کمک زیادی به مدیران و تصمیم گیران حوزه آب بنماید. در این مطالعه با استفاده از رویکرد پویایی سیستم ها یک مدل جامع و پویا موسوم به IWMsim برای ارزیابی سیاست های مدیریتی مختلف و کمک به تصمیم سازی در سطوح کلان مدیریت منابع آب توسعه داده شد. در مدل IWMsim برای بررسی اثرات متقابل اقتصادی- زیست محیطی طرح های توسعه منابع آب دو شاخص کلان هزینه های ملی و درآمد ملی توسعه داده شد. سپس مدل ارائه شده با استفاده از اطلاعات اقلیمی و هیدرولوژیکی بلندمدت محدوده مطالعاتی ورامین واسنجی و صحت سنجی شد. مدل با استفاده از شاخص های آماری میانگین مربعات خطا (RMSE)، حداکثر خطا (ME) و ضریب تبیین (R2) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی ها نشان داد که مدل قادر است متغیرهای کلیدی عملکرد نسبی محصولات زراعی (RMSE=14.2%،ME=20%  و R2 =0.92)، تراز آب زیرزمینی (RMSE=0.37m، ME=0.45m وR2 =0.99 ) و شوری آب زیرزمینی (RMSE=57 mS/cm،ME=148mS/cm  و R2 =0.79) را با دقت مناسب شبیه سازی نماید.

فرسایش خاک یکی از مشکلات محیطی است که تهدیدی برای منابع طبیعی، کشاورزی و محیط زیست به شمار می رود. اطلاعات زمانی و مکانی فرسایش خاک در اقدامات مدیریتی، کنترل فرسایش و مدیریت حوزه های آبخیز نقش موثری دارد. امروزه عدم استفاده صحیح از اراضی و تغییر کاربری اراضی از قبیل تبدیل جنگل ها و مراتع به اراضی کشاورزی، چرای مفرط، و شخم در شیب های تند باعث افزایش میزان فرسایش خاک و رسوب شده است. کاربری های مختلف اراضی مقادیر متفاوت فرسایش را ایجاد می کنند و مدیریت اراضی نقش به سزایی در جلوگیری از فرسایش خاک دارد. در مطالعه حاضر، هدف برآورد میزان فرسایش خاک در کاربری های مختلف در وضعیت فعلی و پیش بینی فرسایش در دو سناریوی اصلی می باشد که هر سناریوی اصلی شامل سه سناریوی فرعی (50، 25 و 75 درصد سطح) تغییر کاربری اراضی در حوزه آبخیز کلیبرچای استان آذربایجان شرقی با مساحت 452 کیلومترمربع می باشد. برای پیش بینی موارد ذکر شده با استفاده از معادله جهانی هدررفت خاک (USLE) در چارچوب سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و با به کارگیری تصویر ماهواره ای Landsat5 سال 2011 و سنجنده TM، نقشه کاربری با استفاده از نرم افزار ENVI4.3 تهیه شد. پس از تهیه عوامل مدل USLE شامل R، K، LS، C و P مدل اجرا شد و مقادیر متوسط هر کدام از فاکتورها محاسبه و از حاصل ضرب آن ها نقشه فرسایش خاک تهیه گردید. بر اساس نتایج به‎دست آمده، متوسط فرسایش خاک در کاربری فعلی 12.3 تن در هکتار در سال برآورد گردید. همچنین کم ترین و بیش ترین مقدار متوسط فرسایش خاک در سناریوی تبدیل مرتع طبیعی به پوشش درختی و سناریوی تبدیل مرتع طبیعی به دیمزار به ترتیب 9.03 و 15.43 تن در هکتار در سال برآورد شد.

میزان جریان تابش خالص سطح زمین مستقیما به دمای سطح، کاربری اراضی، خاک و توپوگرافی بستگی دارد. در پژوهش حاضر به منظور برآورد تابش خالص خورشید از تصویر ماهواره ای لندست 8 استفاده شده است. با استفاده از نمونه برداری سیستماتیک به فواصل 500 متر ارزش لایه دمای سطح زمین، NDVI، ارتفاع از سطح دریا، شیب، جهت جغرافیایی و کاربری ارضی در نقاط نمونه برای انجام تحلیل، استخراج شد. برای استخراج دمای سطح از الگوریتم Mono-Window استفاده شده است. نتایج نشان داد که رابطه مستقیمی بین افزایش ارتفاع و NDVI با میزان تابش خالص وجود دارد، که ضرایب همبستگی خطی نیز به ترتیب 0.68 و 0.19 به دست آمد. همچنین رابطه معکوسی با ضریب همبستگی خطی 0.74 بین جریان تابش خالص و دمای سطح زمین وجود دارد. از بررسی میزان جریان تابش خالص در جهت های مختلف جغرافیایی مشخص شد که در محدوده مورد مطالعه جهت شمال غربی با 637 w/m2 بیش ترین جریان تابش خالص و جهت شرقی با 582.7 w/m2 کم ترین میزان جریان تابش خالص را دارد که جریان تابش خالص در این جهت ها با میزان شیب رابطه مستقیمی با ضریب همبستگی 0.54 دارد. به علاوه میزان جریان تابش خالص در سطوح آبی مثل دریاچه و مخزن سد با 817 w/m2 بیش ترین مقدار جریان تابش خالص و اراضی شور با 509 w/m2 کم ترین جریان تابش خالص را دارند. بیش ترین و کم ترین میزان جریان تابش خالص به ترتیب در خاک های اینسپتی سل و بدلند وجود دارد.

کاهش تلفات آبیاری در اثر تبخیر سطحی با استفاده از آبگریزی در خاک سطحی می تواند کمک قابل توجهی در حفظ آب در شرایط کنونی که کشورمان دچار کمبود آب است، داشته باشد. در پژوهش حاضر، اثر ایجاد لایه آبگریز در خاک سطحی به صورت لایه مالچ ضد تبخیر در سه خاک لوم شنی، لوم و لوم رسی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور، خاک ها به صورت مصنوعی در چهار غلظت متفاوت و به روش زمان نفوذ قطره آب برای حصول چهار درجه مختلف آبگریزی با اسید استئاریک آبگریز شدند و اثر آن به صورت لایه سه سانتی متری آبگریز سطحی بر میزان تبخیر از لایسیمترهای کوچک (با ارتفاع و قطر 30 سانتی متر) استقرار یافته در خاک بررسی گردید. آزمایش ها در مزرعه ای در اطراف شهرستان مرند (با مختصات جغرافیایی شمالی 38° 25’ 16.87” و 45° 47’ 30.30” شرقی) در تابستان 1395 انجام گرفت. آزمایش ها در قالب طرح آماری کاملا تصادفی با پنج تیمار درجه آبگریزی و در سه تکرار اجرا شد که پس از تجزیه و تحلیل آن توسط نرم افزار SPSS و با آزمون دانکن (سطح احتمال 5 درصد)، مقایسه میانگین بین میزان تبخیر در درجه های آبگریزی مختلف برای هر سه خاک انجام شد. نتایج نشان دهنده کاهش معنی دار مقدار تبخیر در هر سه خاک دارای لایه سطحی آبگریز بود. همچنین افزایش درجه آبگریزی باعث کاهش بیش تر تبخیر سطحی گردید. بیش ترین میزان کاهش تبخیر با افزایش درجه آبگریزی نسبت به تیمار شاهد (با درجه آبگریزی صفر) در خاک های لوم شنی، لوم و لوم رسی به ترتیب 78.3، 42.2 و 30.1 درصد بود.