ارزیابی حساسیت اندازه های خاکدانه به فرسایش بین شیاری بر اساس شاخص های پایداری خاکدانه

پایداری خاکدانه یک شاخص فیزیکی مهم برای بیان حساسیت خاک ها به فرسایش می باشد. بسته به اندازه ی خاکدانه، پایداری خاکدانه می تواند دچار تغییر شود. برخی روش ها شامل الک خشک، الک تر و رهاسازی قطره ی آب، به طور رایج برای ارزیابی پایداری خاکدانه ها در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می گیرند. شاخص میانگین وزنی قطر خاکدانه های پایدار در هر دو روش الک خشک و الک تر مورد استفاده قرار می گیرد و در روش آزمون قطره ی آب، تعداد قطره ی مورد نیاز برای تخریب خاکدانه تعیین می شود. این شاخص ها تنها برای ارزیابی پایداری خاکدانه در نمونه های خاکدانه ی با اندازه ی یکسان انجام می شود. بنابراین استفاده از این شاخص ها در نمونه های خاکدانه ی با اندازه ی مختلف ممکن است سبب برخی از خطاها در ارزیابی حساسیت خاک به فرسایش شود. بنابراین، این مطالعه به منظور ارائه ی شاخص مناسب پایداری خاکدانه برای اندازه های خاکدانه در برابر فرسایش بین شیاری در یک نمونه خاک منطقه ی نیمه خشک انجام گرفت.
چهار کلاس اندازه ی خاکدانه شامل کوچک تر از 2، 2 تا 4، 4 تا 8 و 8 تا 11 میلی متر از یک خاک کشاورزی با بافت لوم رسی در غرب زنجان، واقع در شمال غرب ایران جمع آوری شد. حدود 600 کیلوگرم نمونه از هر اندازه ی خاکدانه از عمق صفر تا 30 سانتی متر با استفاده از الک های مربوطه از زمینی کشاورزی از حجمی معادل 10 مترمکعب خاک برداشت شد. نمونه های خاکدانه به کرت هایی با ابعاد 120 سانتی متر در 130 سانتی متر تحت شیب 9 درصد منتقل شدند. در مجموع 12 کرت با استفاده از طرح بلوک های کامل تصادفی برای چهار کلاس اندازه ی خاکدانه با سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. کرت ها در معرض هفت رخداد باران شبیه سازی شده با شدت یکسان 70 میلی متر بر ساعت به مدت 30 دقیقه با فواصل زمانی هفت روز قرار گرفتند. در پایان هر رخداد مقدار هدررفت خاک هر اندازه ی خاکدانه اندازه گیری شد. پایداری خاکدانه در برابر ضربه ی مکانیکی (MWDdry)، خیس شدن در آب (MWDwet) و ضربه ی قطره ی آب (WDT) به ترتیب با استفاده از روش های الک خشک، الک تر و رهاسازی قطره ی آب برای هر کلاس اندازه خاکدانه تعیین شد. به علاوه پایداری خاکدانه به ازای جرم خاکدانه به ترتیب برای هر سه روش با شاخص های MWDdry-m، MWDwet-m و WDTm بیان شد. در کنار آن، سایر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی شامل توزیع اندازه ی ذرات، سنگ ریزه، چگالی ظاهری، ضریب آب گذری اشباع، کربن آلی و کربنات کلسیم در آزمایشگاه اندازه گیری شدند.
بر اساس نتایج، هم بستگی مثبت معنی دار بین اندازه ی خاکدانه و پایداری خاکدانه اندازه گیری شده با روش های خشک (99/0=r)، الک تر (89/0=r) و آزمون قطره ی آب (93/0=r) وجود داشت. با افزایش اندازه ی خاکدانه، پایداری خاکدانه بر اساس این روش ها، افزایش یافت. با این وجود ارزیابی پایداری خاکدانه به ازای جرم خاکدانه نشان داد که هم بستگی منفی بین اندازه ی خاکدانه و پایداری خاکدانه به ازای جرم خاکدانه در روش الک تر (95/0-=r)، الک خشک (88/0-=r) و آزمون قطره ی آب (88/0-=r) وجود دارد. اگرچه خاکدانه های درشت نسبت به خاکدانه های کوچک، پایداری بیش تری در برابر تنش های خارجی مانند ضربه ی مکانیکی، خیس شدن در آب و ضربه ی قطره ی آب دارند اما پایداری آن ها نسبت به جرم خود، کم تر از خاکدانه های کوچک می باشد. بر خلاف انتظار، هدررفت خاک هر کلاس اندازه ی خاکدانه با افزایش پایداری خاکدانه اندازه گیری شده با روش های خشک، الک تر و آزمون قطره ی آب افزایش یافت در صورتی که هدررفت خاک با افزایش پایداری خاکدانه ی تعیین شده در این سه روش به ازای جرم خاکدانه کاهش یافت.
این پژوهش نشان داد که شاخص های MWDwet ، MWDdry و WDT، شاخص هایی مناسب برای ارزیابی پایداری اندازه های خاکدانه در یک خاک در برابر فرسایش بین شیاری نیستند؛ بلکه پایداری خاکدانه ی تعیین شده در این سه روش به ازای جرم خاکدانه مفهومی بهتر برای ارزیابی حساسیت اندازه های خاکدانه به فرسایش بین شیاری هستند. در این میان، MWDwet-m، به عنوان مناسب ترین شاخص در این زمینه است.