تغییرپذیری توزیع اندازه ذرات ناشی از فرسایش بین شیاری در بافت های مختلف تحت تاثیر درجه شیب

فرسایش خاک یکی از عوامل تخریب اراضی و از مهم ترین معضلات محیط زیست، کشاورزی و تولید غذا در جهان است. بیش از نیمی از مهم ترین اراضی کشاورزی در مناطق نیمه خشک، تحت کشت دیم هستند و تنش های ناشی از فرسایش و تخریب اراضی به صورت مستقیم از دو جهت، اثرات درون عرصه فرسایش همچون حاصلخیزی خاک و اثرات برون عرصه ای مانند آلودگی خاک، حایز اهمیت است. شناخت توزیع اندازه ذرات فرسایش یافته، گام اساسی برای مدیریت هدررفت عناصر غذایی و انتقال آلاینده ها از خاک است. برای این منظور، این پژوهش با هدف بررسی توزیع اندازه رسوبات حاصل از فرسایش بین شیاری تحت تاثیر درجه شیب و بافت خاک در برخی خاک های منطقه نیمه خشک زنجان، انجام شد.

برای انجام این پژوهش، چهار دامنه دارای خاک با بافت مختلف (لوم شنی، لوم سیلتی، لوم رس شنی و لوم رسی) در چهار اندازه شیب شمال به جنوب (پنج، 10، 15 و 20 درصد) با استفاده از باران شبیه سازی شده، با شدت 60 میلی متر بر ساعت به مدت 60 دقیقه، مورد بررسی قرار گرفت. رواناب و رسوب در بازه های زمانی پنج دقیقه از آغاز رواناب تا رسیدن به حالت پایدار، در ظرف های مدرج مجزا جمع آوری و حجم و وزن آن اندازه گیری شد. توزیع اندازه ذرات رسوب به روش جداسازی ذرات با استفاده از سری الک های به قطر 75، دو، یک، 0.5، 0.25، 0.1 و 0.05 میلی متر تعیین شد. همچنین، درصد ذرات ریزتر (سیلت و رس) از روش هیدرومتر محاسبه شد. سپس، ذرات رسوب در هشت دسته شامل سنگریزه (دو تا 75 میلی متر)، شن بسیار درشت (یک تا دو میلی متر)، شن درشت (0.5 تا یک میلی متر)، شن متوسط (0.5-0.25 میلی متر)، شن ریز (0.25-0.1 میلی متر)، شن بسیار ریز (0.1-0.05)، سیلت (0.05-0.002 میلی متر) و رس (0.002 > میلی متر) دسته بندی شدند.

نتایج و بحث:

نتایج نشان داد، با افزایش شیب سطح زمین، توزیع اندازه ذرات رسوب در همه خاک ها دچار تغییر شد. به طوری که انتقال ذرات درشت تر از 0.1 میلی متر (شامل شن بسیار درشت، شن درشت، شن متوسط و شن ریز) با افزایش شیب بیشتر می شود. در حالی که درصد ذرات سیلت (از 0.002 تا 0.05 میلی متر) در همه بافت ها کاهش یافت. همچنین، ذرات در طبقه اندازه شن متوسط و شن ریز که بین 40 تا 50 درصد ذرات رسوب برای هر بافت را تشکیل دادند، با افزایش شیب، تغییر معنی داری نداشتند. بیشترین نسبت ذرات در رسوب به خاک اصلی، مربوط به ذرات سیلت در بافت لوم سیلتی (4.33 برابر) و کمترین آن نیز مربوط به ذرات رس در بافت لوم سیلتی (0.26 برابر) بود. ذرات شن و سیلت در بافت های مختلف، دارای نسبت های انتقال بالایی بودند. ذرات سیلت در سه بافت لوم شنی، لوم رسی و لوم سیلتی دارای نسبت بیش از یک و ذرات رس دارای نسبت کمتر از یک بودند. ذرات شن نیز به جز در بافت لوم رسی، در بیشتر بافت ها در محدوده 0.83 تا 1.24 برابر نسبت به خاک اصلی تغییر کرد و میانگین کلی نسبت فراهمی آن در رسوب به خاک اصلی، 0.98 برابر بود.

به طور کلی، این پژوهش نشان داد با افزایش شیب، سطح انتخاب پذیری ذرات ریز کاهش و سهم ذرات درشت افزایش می یابد. اثرگذاری این تغییرات در خاک های ریزبافت بیشتر خود را نمایان می کند. با توجه به افزایش تخریب خاکدانه ها و شدت جریان با افزایش شیب سطح، جلوگیری از حذف پوشش گیاهی و رعایت اصول خاک ورزی در جهت کاهش برخورد مستقیم قطرات باران بر سطح خاک و کاهش انتقال پذیری ذرات به وسیله جریان بسیار با اهمیت است. همچنین، نتایج نشان می دهد که نسبت ذرات در بافت خاک و خصوصیات ساختمان خاک (فراوانی و پایداری خاکدانه ها)، از عوامل تعیین کننده انتقال ذرات بوده اند و در نظر گرفتن این ویژگی ها در انتخاب روش های حفاظت خاک، ضروری است.