بررسی تاثیر رطوبت اولیه خاک بر شدت فرسایش بادی با استفاده از تونل باد آزمایشگاهی

فرسایش بادی یکی از جنبه های تخریب اراضی در مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می شود. رطوبت خاک از طریق کنترل سرعت آستانه و نیز فرسایش پذیری خاک، بر شدت فرسایش تاثیرگذار است. پژوهش حاضر با هدف بررسی نقش مقادیر مختلف رطوبت اولیه و سرعت باد بر شدت فرسایش بادی و نیز سرعت آستانه فرسایش بادی در دو خاک با کلاس بافت متفاوت با استفاده از تونل باد در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی انجام شد.
این پژوهش طی دو آزمایش جداگانه بر روی دو خاک با کلاس بافت متفاوت هر یک به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. در هر خاک دو فاکتور شامل سرعت باد و رطوبت اولیه هر یک در سه سطح و سه تکرار اعمال شد. به این منظور، دو خاک با کلاس های بافت لوم شنی و شنی انتخاب و در هر یک سطوح مختلف رطوبت اولیه ایجاد و سپس در معرض سرعت های مختلف باد قرار گرفت. با توجه به تفاوت در کلاس بافت و آستانه وقوع فرسایش در دو خاک، در خاک لوم شنی سه سطح رطوبت اولیه شامل 5/1، 5/6 و 5/11 درصد و در خاک شنی سه سطح رطوبت 1، 5/2 و 5/4 درصد (جرمی) اعمال شد. بعد از آماده سازی نمونه ها و انتقال به تونل باد، سرعتهای 5، 5/7 و 10 متر بر ثانیه در ارتفاع 10 سانتیمتری ایجاد و در نهایت تولید رسوب ناشی از فرسایش بادی اندازه گیری شد. علاوه بر این، سرعت آستانه فرسایش بادی به روش مشاهده ای تعیین گردید. همچنین، مقدار آستانه رطوبت اولیه برای هر خاک بر مبنای حداقل رطوبتی که در آن کاهش معنی دار شدت فرسایش مشاهده شد، تعیین گردید.
یافته های این پژوهش نشان داد که در هر دو خاک با افزایش سرعت باد و رطوبت اولیه، شدت فرسایش بادی به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. شدت فرسایش در دو خاک لوم شنی و شنی بسته به میزان رطوبت اولیه و سرعت باد، به ترتیب بین 015/0 تا 768/0 و 086/0 تا 088/14 گرم بر متر مربع در دقیقه متغیر بود که دلیل این تفاوت در شدت فرسایش، به تفاوت در توزیع اندازه ذرات اولیه و ثانویه مرتبط دانسته شد. با افزایش رطوبت اولیه، سرعت آستانه فرسایش بادی در هر دو خاک، بصورت تابع توانی افزایش یافت. مقدار آستانه رطوبت اولیه در دو خاک لوم شنی و شنی به ترتیب برابر با 5/6 و 5/4 درصد جرمی تعیین شد. با افزایش رطوبت اولیه در خاک لوم شنی از 5/1 به 5/6 درصد، شدت فرسایش در سرعت های 5، 5/7 و 10 متر بر ثانیه، به ترتیب 6/64، 7/80 و 9/62 درصد و با افزایش رطوبت از 5/1 به 5/11 درصد، شدت فرسایش به ترتیب 3/82، 8/90 و 5/77 درصد کاهش یافت. افزایش رطوبت اولیه از 1 به 5/2 درصد در خاک شنی، شدت فرسایش بادی در سرعتهای یادشده را به ترتیب 7/27، 8/32 و 3/71 درصد کاهش داد در حالی که افزایش رطوبت از 1 به 5/4 درصد، کاهش شدت فرسایش به ترتیب به میزان 2/92، 6/86 و 9/93 درصد را در این خاک در پی داشت.
یافته های این پژوهش اهمیت حفظ و یا افزایش سطح رطوبت خاک را در مهار فرسایش بادی نشان داد به طوری که با افزایش رطوبت اولیه می توان شدت فرسایش بادی تا حدود 90 درصد کاهش داد. همچنین مشخص گردید که مقدار آستانه رطوبت اولیه در خاک های مختلف، متفاوت است. این آستانه رطوبت در خاک شنی با مقدار 5/4 درصد کمتر از خاک لوم شنی (5/6 درصد) بود. در صورت کاهش سرعت باد به سمت مقادیر کمتر از سرعت آستانه در کنار راهکارهای مدیریت خاک برای حفظ و افزایش رطوبت، می توان فرسایش بادی را بطور قابل توجهی مهار نمود.