مهندسی اکوسیستم بیابان
سال:1398 | دوره:8 | شماره:22 |تعداد مقالات:8

زبری سطح خاک از جمله موانع در مقابل فرسایش بادی است. زبری با ایجاد مانع در مقابل جریان باد، باعث کاهش سرعت باد و پیرو آن کاهش میزان فرسایش بادی می شود؛ ازاین رو اندازه گیری آن در بحث فرسایش بادی حائز اهمیت است. از جمله روش های سنتی اندازه گیری زبری روش پین متر است. امروزه با توجه به پیشرفت تکنولوژی استفاده از ابزارهای الکترونیکی مانند فاصله یاب لیزری در حال گسترش است. هدف از این تحقیق، مقایسه ی شاخص زبری به دست آمده از طریق دو روش پین متر و فاصله یاب لیزری است. بدین منظور 10 نقطه ی تصادفی در دشت سرهای اپانداز و لخت در محدوده ی دشت یزد-اردکان انتخاب و نمونه برداری به هر دو روش صورت گرفت. مقادیر زبری با استفاده از شاخص زبری آلماراس و انحراف معیار مقادیر برجستگی ناشی از وجود سنگ فرش بیابان محاسبه شد. طول ترانسکت ها 50 سانتی متر، فواصل پین ها 2 سانتی متر در نظر گرفته شد. همچنین مقادیر زبری با استفاده از فاصله یاب لیزری از طریق دستگاه متر لیزری اندازه گیری شد. نتایج به دست آمده از زبری نقاط نمونه برداری با دو روش مذکور، با توجه به نرمال بودن داده ها از طریق آزمون t testبررسی شد. نتایج نشان داد بین دو روش مذکور در تمام نقاط نمونه برداری در سطح 95درصد، اختلاف معناداری وجود ندارد. بنابراین می توان گفت گرچه استفاده از روش فاصله یاب لیزری از تکنولوژی بالاتری بهره می برد، با توجه به هزینه ی بیشتر آن نسبت به روش پین متر، در نتایج تفاوتی با روش سنتی ندارد.

ذخیره ی نزولات از مهم ترین اقدمات برای بازسازی اکوسیستم های مرتعی در مناطق خشک و نیمه خشک است. با توجه به تنوع روش های ذخیره ی نزولات، هزینه ی بالای اجرا و عملکرد متفاوت آن ها، ارزیابی این روش ها از نظر معیارهای مختلف برای انتخاب بهترین روش ضروری است. هدف از این مطالعه، اولویت بندی روش های ذخیره ی نزولات (پخش سیلاب، پیتینگ، هلالی، تورکینست و کنتورفارو) در مراتع دشت جیرفت بود. برای انتخاب بهترین روش ذخیره ی نزولات از روش های تصمیم گیری چندمعیاره ی تحلیل سلسله مراتبی، تاپسیس، ویکور و مجموع ساده ی وزنی استفاده شد. نتایج تحلیل سلسله مراتبی نشان داد که معیار اقتصادی مهم ترین معیار، بازگشت سرمایه مهم ترین زیرمعیار اقتصادی، کنترل سیل مهم ترین زیرمعیار اکولوژیکی، مشارکت مردم مهم ترین زیرمعیار اجتماعی و طول عمر سازه مهم ترین زیرمعیار فنی بودند. در این روش، پخش سیلاب بیشترین مقدار وزن نهایی و پیتینگ کمترین وزن نهایی را داشتند. در روش های مجموع ساده ی وزنی و تاپسیس نیز پخش سیلاب در رتبه ی اول و پیتینگ در رتبه ی پنجم قرار گرفت. در روش ویکور، پخش سیلاب در رتبه ی اول و تورکینست در رتبه ی آخر قرار داشت. به منظور دستیابی به اجماعی کلی برای رتبه بندی عملیات های ذخیره ی نزولات، از روش های تلفیقی استفاده شد. نتایج روش های تلفیقی نشان داد که پخش سیلاب، کنتورفارو، هلالی، تورکینست و پیتینگ برای ذخیره ی نزولات در مراتع دشت جیرفت، به ترتیب بیشترین اولویت را دارند.

امروزه افزایش جمعیت و نیازهای گسترده ی انسانی به منابع آب، سبب بهره برداری غیرمتعارف از آب های زیرزمینی شده و افت سطح آ ن ها را در پی داشته است. افت سطح آب های زیرزمینی باعث بروز مشکلاتی چون شورشدن آب های زیرزمینی و فرونشست زمین و انسداد منافذ نفوذ آب شده است. این تحقیق با هدف مشخص شدن عوامل مؤثر در تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت صفی آباد اسفراین به منظور کنترل این عوامل و کاهش برداشت از منابع آب زیرزمینی این دشت با روش میدانی و کتابخانه ای انجام شد. پس از جمع آوری اطلاعات هواشناسی از جمله دو عنصر بارش و دما و همچنین آمار مربوط به سطح آب های زیرزمینی، نمودار سالانه ی سطح آب زیرزمینی این دشت ترسیم و مشخص شد؛ از زمان انجام مطالعات ژئوفیزیکی (1368) تا به حال (1395) سطح آب های زیرزمینی این دشت بیش از 9 متر افت داشته است. این تغییرات در قالب تغییرات منفی و مثبت بررسی و مشخص شد. عواملی چون خشک سالی، افزایش جمعیت، تبدیل شدن صفی آباد از روستا به شهر، بازدارنده نبودن جریمه های مربوط به تخلفات اضافه برداشت و مسائل فرهنگی، سبب افزایش برداشت و در نتیجه تغییرات منفی و عواملی چون استفاده از شیوه های نوین آبیاری، تغییر نوع کشت و استفاده از کنتورهای هوشمند، سبب تغییرات مثبت در سطح آب های زیرزمینی شده و شیب کاهش سطح آب در این دشت را تعدیل کرده است. انتظار می رود با انجام اقدامات فرهنگی تأثیر عوامل بازدارنده و تعدیل کننده بیشتر شود و با کنترل برداشت آب از سفره های زیرزمینی، سطح آب های زیرزمینی این دشت افزایش یابد.

در نواحی خشک و نیمه خشک، به دلیل کمبود جریان های سطحی، فشار عمده بر آب های زیرزمینی وارد می شود. سطح منابع آب زیرزمینی محدوده ی مورد مطالعه (دشت عباس) نیز به دلیل استفاده ی بی رویه، دچار افت شدید شده و بیش از 30 سال است که به عنوان دشت ممنوعه اعلام گردیده است. در این تحقیق، از چهار مدل متفاوت شبکه ی عصبی تکاملی شامل شبکه ی عصبی پرسپترون چندلایه با الگوریتم ژنتیک (ANN-GA)، بهینه سازی ازدحام ذرات (ANN-PSO)، الگوریتم رقابت استعماری (ANN-ICA) و بهینه سازی کلونی مورچگان (ANN-ACOR) برای تخمین سطح آب زیرزمینی استفاده شده است. داده های مورد استفاده شامل بارش، تبخیر، متوسط دمای سالانه، نفوذ مؤثر و داده های گذشته سطح آب زیرزمینی برای یک دوره ی 22 ساله است. ترکیب ورودی ها با استفاده از تجزیه و تحلیل خودهمبستگی، خودهمبستگی جزئی و همبستگی متقابل برای هر مدل آماده شده است. مدل های بهینه با تغییر پارامترهای کنترلی به دست آمده اند. بهترین دقت از بین مدل های ارائه شده برای ورودی (GWLt-1، GWLt-2 و Pt) به دست آمده است. دقت میانگین مربع خطا برای مدل های ANN-ICA، ANN-PSO، ANN-ACOR به ترتیب 0033/0، 0039/0 و 0044/0 و برای مدل ANN-GA 0030/0 به دست آمده است. روند تغییرات سطح آب زیرزمینی دشت در مقطع زمانی 72 تا 84 روند کاهشی و از سال 85 تا 94 با ورود آب سد کرخه، روند افزایشی داشته و بیلان آب دشت مثبت شده است. با توجه به نتایج به دست آمده، مدل ANN-GA عملکرد بهتری نسبت به سه مدل دیگر برای تخمین سطح آب زیرزمینی از خود نشان داده است.

روی عنصر غذایی ضروری برای گیاه است و کمبود آن در اراضی زراعی، مرتعی و بیابانی مشاهده می شود. اطلاع از توزیع روی بین شکل های شیمیایی مختلف برای درک واکنش های شیمیایی این عنصر در خاک و توسعه ی روش های آزمون خاک اهمیت دارد. خارشتر و اسفند از گونه های غالب و با اهمیت مناطق بیابانی است و اثرات مثبت بر این مناطق دارد. در این مطالعه، شکل های شیمیایی روی در خاک زیر سایه انداز و خارج سایه انداز گیاهان اسفند (Peganum harmala) و خارشتر (Alhagi camerolum) واقع در زمین های مرتعی باجگاه واقع در 15 کیلومتری شیراز و چاهتیز جهرم با روش عصاره گیری دنباله ای بررسی شد. نتایج نشان داد خاک زیر سایه انداز ماده ی آلی بیشتری دارد اما میزان pH در سایه انداز کمتر است. از بین شکل های شیمیایی روی، میزان روی محلول و تبادلی، آلی و متصل به اکسید منگنز در خاک زیر سایه انداز هر دو گیاه بیشتر از خاک خارج از سایه انداز بود. مقایسه ی دو منطقه ی مورد مطالعه نشان داد که در منطقه ی باجگاه، فراهمی روی در مقایسه با منطقه ی چاهتیز بیشتر است. به طور کلی به نظر می رسد اثرات مثبت سایه انداز گیاهان خارشتر و اسفند بر خاک زیر سایه انداز همچون کاهش pH و افزایش ماده ی آلی، باعث افزایش فراهمی روی در خاک زیر سایه انداز نسبت به خاک خارج سایه انداز می شود. این گیاهان می توانند به عنوان پوشش گیاهی مناسب در این مناطق به کار برده شوند و ویژگی های مثبت در سایه انداز این گیاهان می تواند برای کاشت گیاهان مرغوب تر مورد استفاده قرار گیرد.

اکوسیستم شکننده ی مناطق بیابانی نیازمند تدوین برنامه های مدیریتی مناسب به منظور حفاظت پایدار از منابع آن است. اولین گام برای توسعه ی پایدار اکوسیستم های بیابانی ارزیابی خطر و سپس تدوین برنامه ی مدیریت مناطق بیابانی است. ازاین رو در این تحقیق به منظور ارزیابی وضعیت بیابان زایی حوضه ی جازموریان، از دو مدل ESAs و IMDPA استفاده شد. بنابراین مدل IMDPA با استفاده از 5 معیار و مدلESAs نیز به کمک 3 معیار خاک، پوشش گیاهی و اقلیم مورد ارزیابی قرار گرفتند. در نهایت، نقشه ی وضعیت بیابان زایی برای منطقه ی مورد مطالعه با استفاده از دو مدل به دست آمد. نتایج مدل IMDPA نشان داد که حوضه ی جازموریان از سه کلاس I، II و III بیابان زایی تشکیل شده که کلاس بیابان زایی با شدت کم با 22/52درصد از سطح منطقه، بیشترین مساحت را به خود اختصاص داده است. همچنین46/19درصد از منطقه نیز در کلاس بیابان زایی شدید قرار دارد. بر اساس مدل ESAs حوضه ی جازموریان به چهار کلاس (بی اثر، بالقوه، شکننده و بحرانی) و هفت زیرکلاس (N، P، F1، F2، F3، C1، C2) تقسیم شد. از بین کلاس های نامبرده، زیرکلاس شکننده ی متوسط (F2) با 68/29درصد بیشترین سطح منطقه را به خود اختصاص داد. معیارهای خاک و پوشش گیاهی در هر دو مدل IMDPA و ESAs، مؤثرترین معیارهای بیابان زایی منطقه ی جازموریان معرفی شدند. در نهایت، کلاس بندی مناسب مدل ESAs باعث شده است روند مناسبی از کلاس وضعیت بیابان زایی در حوضه ی جازموریان مشخص شود و می توان آن را به عنوان مدل برتر برای ارائه ی برنامه های مناسب مدیریتی مورد استفاده قرار داد.

سیستم های پایش نقش مهمی در تدوین طرح های خشکسالی و مدیریت آن ها دارند. گرچه شروع خشکسالی با وقوع پدیده ی خشکسالی هواشناسی ناشی از کمبود بارش منشأ می گیرد، خشکسالی های هیدرولوژیکی معمولاً با تأخیر بیشتری نسبت به خشکسالی های هواشناسی یا کشاورزی رخ می دهد. هدف از این تحقیق، مطالعه ی تأثیر خشکسالی هواشناسی و هیدرولوژیکی دشت سلماس بر نوسانات سطح آب زیرزمینی است. در این پژوهش با محاسبه ی سه شاخص بارش استانداردشده (SPI)، رواناب استانداردشده (SRI) و منبع آب زیرزمینی(GRI) در محدوده ی مطالعاتی دشت سلماس در دوره ی آماری 13641365 تا 13951396 به بررسی اثرات خشکسالی بر نوسانات هیدرولوژیکی پرداخته شد. با توجه به آزمون t جفتی، ارتباط بین شاخص SPI و سطح آب زیرزمینی قابل توجه بوده است و می توان گفت این شاخص تقریباً شاخص مناسبی برای بررسی اثرات خشکسالی بر منابع آب زیرزمینی است. نتایج به دست آمده نشان دهنده ی رابطه ی بین شاخص SPI دوازده ماهه (SPI-12) و شاخص SRI یک ماهه (SRI-1) در مقیاس کوتاه مدت با شاخص GRI است. نتایج حاکی از آن است که خشکسالی هواشناسی با خشکسالی آب زیرزمینی رابطه ی معنی داری با تأخیر فاز زمانی یک ماهه ی GRI در مقیاس زمانی میان مدت (P-valueSPI-12=0. 998) دارد و خشکسالی هیدرولوژیکی نسبت به خشکسالی آب زیرزمینی با تأخیر شش ماهه GRI در مقیاس کوتاه مدت (P-valueSRI-1=0. 993) ارتباط بسیار خوبی دارد.

امروزه، تغییر و تبدیل کاربری اراضی جنگلی و مراتع به کشاورزی به یکی از نگرانی های قابل توجه در سطح دنیا در زمینه ی تخریب محیط زیست و تغییرات اقلیمی جهانی تبدیل شده است. هدف از این مطالعه، بررسی شاخص های کیفی و مقادیر کربن ترسیب شده در خاک چهار کاربری جنگل بلوط (طبیعی)، جنگل کاج و سرو (دست کاشت)، کشاورزی و کشت زیرآشکوب در جنگل بلوط در محدوده ی پارک جنگلی چقاسبز شهرستان ایلام است. برای این منظور، در هر کاربری 10 نمونه خاک از عمق 0 تا 30 سانتی متر با روش تصادفی سیستماتیک برداشت شدند. علاوه بر اندازه گیری میزان ترسیب کربن خاک، برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک (نیتروژن، فسفر، پتاسیم، آهک، رس، سیلت، شن، اسیدیته، هدایت الکتریکی، جرم مخصوص ظاهری و پایداری خاک) در هر کاربری نیز اندازه گیری شدند. نتایج نشان داد که ترسیب کربن خاک در کشت زیر آشکوب درختان بلوط (09/58 تن در هکتار) و جنگل طبیعی بلوط (72/56 تن در هکتار) به طور معنی داری بیش از دو کاربری جنگل کاری کاج و سرو (95/37 تن در هکتار) و اراضی کشاورزی (80/31 تن در هکتار) هستند. این در حالی است که میزان ترسیب کربن خاک بین دو کاربری جنگل طبیعی بلوط و کشت زیرآشکوب درختان بلوط اختلاف معنی داری را نشان نداد. نتایج این تحقیق بر ضرورت حفظ کاربری جنگل طبیعی و جلوگیری از تغییر آن به سایر کاربری ها از جمله کشاورزی تأکید دارد.