برآورد فرسایش پذیری خاک در ایران با استفاده از پایگاه های داده مکانی SoilGrids و HWSD

ایران از جمله کشورهایی است که فرسایش خاک در حال تبدیل شدن به یکی از مشکل های حاد زیست محیطی است و هر سال میلیون ها تن از خاک غنی و حاصلخیز به علت نبودن مدیریت درست و مناسب از کشور خارج و غیرقابل استفاده می شود. به منظور حفاظت موثر و جلوگیری از آثار نامطلوب فرسایش خاک نیاز است که عامل های تاثیرگذار در فرسایش خاک شناسایی و برآورد مناسبی از مقدار آن ها در سطح کشور گزارش شود. در این راستا پژوهش حاضر باهدف برآورد فرسایش پذیری خاک (عامل K) برای ژرفای صفر تا 30 سانتی متری خاک در سطح کشور ایران انجام گرفت.

برای این منظور از دو گروه داده شامل پایگاه داده هماهنگ خاک جهان (HWSD) و اطلاعات خاک جهانی شبکه بندی شده (SoilGrids) و همچنین نرم افزارهای RStudio و ArcGIS استفاده شد. برای محاسبه ی فرسایش پذیری خاک، ابتدا داده های جهانی خاک SoilGrids در چهار ژرفای صفر، پنج، 15 و 30 سانتی متری تهیه گردید و میانگین گیری انجام شد. از طرف دیگر پایگاه داده HWSD به صورت تصویربرداری برای ژرفای صفر تا 30 سانتی متری به صورت یک لایه یکپارچه دریافت شد. سپس براساس مقدار کربن آلی، رس، شن و لای خاک از این داده ها با استفاده از معادله ی EPIC برای برآورد عامل فرسایش پذیری استفاده گردید و در نهایت برای ارزیابی اندازه ی اختلاف این دو پایگاه داده در برآورد عامل فرسایش پذیری، از شاخص های مجذور خطای نسبی (RE)، میانگین مطلق خطا (MAD) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد.

نتایج و بحث:

نتایج نشان داد که مقدار متوسط درصد ذرات رس در سطح زیر آبخیزهای ایران بین 15 تا 32 % متغیر و میانگین آن برای کل کشور 23 % است که در بین زیر آبخیزها، زیر آبخیزهای کرخه و کویر لوت به ترتیب بیش ترین و کم ترین درصد رس را دارند. مقدار متوسط درصد ذرات لای در سطح زیر آبخیزهای ایران بین 19 تا 45 % متغیر و میانگین آن برای کل کشور 32% است که در زیر آبخیزهای قره سو-گرگان رود و کویر لوت به ترتیب بیشینه و کمینه ی درصد ذرات لای گزارش شد. متوسط درصد ذرات شن در سطح زیر آبخیزهای ایران بین 28 تا 65 متغیر میانگین آن برای کل کشور 44 % است که زیر آبخیز کرخه و زیر آبخیز کویر لوت به ترتیب دارای کمینه ی و بیشینه ی درصد ذرات شن می باشند. علت پایین بودن عامل فرسایش پذیری خاک در آبخیزهای گاوخونی و کویر لوت، بالا بودن درصد شن است، این در حالی است که درصد شن در آبخیزهای کویر لوت و گاوخونی به ترتیب 65 و 47 % از کل ذرات خاک را شامل می شود. متوسط درصد کربن آلی در سطح آبخیزهای ایران بین 0/3 تا 3/9 متغیر است که به ترتیب این اندازه ها مربوط به زیر آبخیزهای هامون-هیرمند و رودخانه های بین سفیدرود و هراز می باشد، بنابراین، می توان بیان کرد که غالب آبخیزهای کشور از نظر درصد ماده آلی در شرایط نامناسبی قرار دارند. نتایج نشان داد که بخش های جنوب غربی، غرب و شمال شرقی کشور دارای بیشینه ی مقدار عامل فرسایش پذیری خاک بود و مناطق ایران مرکزی و بخش های بیابانی و کویری ایران به واسطه ی دارابودن درصد بیشتری از ذرات شن، فرسایش پذیری کمتری را دارند. در سطح آبخیز با استفاده از داده های SoilGrids، کم ترین اندازه ی متوسط فرسایش پذیری خاک 0/033 تن ساعت بر مگاژول میلی متر، مربوط به کویر لوت و بیش ترین مقدار آن 0/045 تن ساعت بر مگاژول میلی متر مربوط به زیر آبخیز حله بود. در زیر آبخیزهای درجه‎ ی دو ایران، بیشینه و کمینه ی میانگین شاخص فرسایش پذیری خاک با داده های HWSD به ترتیب مربوط به آبخیزهای مند و گاوخونی با مقدار 0/042 و 0/033 تن ساعت بر مگاژول میلی متر بود. همچنین نتایج نشان داد که میانگین عامل فرسایش پذیری خاک در ایران با استفاده از دو پایگاه داده مکانی HWSD و SoilGrids به ترتیب 0/036 و 0/038 تن ساعت بر مگاژول میلی متر است.

نتیجه گیری و پیشنهادها:

بررسی فرسایش پذیری خاک با داده های SoilGrids و HWSD در سطح زیر آبخیزها نشان داد که بیشینه و کمینه ی اندازه ی خطای نسبی به ترتیب در آبخیزهای اترک و بلوچستان جنوبی با مقدار 21 و یک درصد می باشد و مقدار این خطا برای میانگین کشوری حدودا پنج درصد است؛ بنابراین می توان این گونه استنباط نمود که اگرچه خطای بین دو پایگاه داده زیاد نیست اما داده های SoilGrids به دلیل پیوستگی و قدرت تفکیک مکانی بهتر، منبع مناسب تری برای مدل سازی های وابسته به منابع خاک و آب می باشند. این پایگاه داده با استفاده از نیم رخ های بیش تری مدل سازی شده (حدودا 150 هزار نیم رخ خاک در سطح جهان)، بنابراین دارای دقت مناسب می باشد. بیان این نکته ضروری است که با هدف بهبود نتایج این پایگاه داده به وسیله ی داده های زمینی در بخش های مختلف کشور، بررسی نبودن قطعیت این داده ها به پژوهشگران متخصص در این زمینه توصیه می شود. قابل توجه است که برآورد فرسایش پذیری خاک در این پژوهش با استفاده از مدل EPIC انجام شد، درحالی که ارزیابی و مقایسه ی آن با دیگر مدل های برآورد فرسایش پذیری خاک در سطح کشور به دیگر پژوهشگران پیشنهاد می شود.