علوم آب و خاک

فرسایش آبی می‌تواند به‌شدت تحت‌تأثیر تغییر کاربری زمین و تخریب فیزیکی خاک در اثر عملیات کشاورزی قرار گیرد. این پژوهش به‌منظور بررسی اثرات تغییر کاربری مراتع ضعیف بر تخریب‌پذیری فیزیکی خاک و فرسایش خاک در عرصه‌های مرتعی منطقه نیمه‌خشک انجام شد. آزمایش در 42 نمونه خاک مربوط به هفت عرصه با کاربری مرتع ضعیف و زراعت دیم که از خاک متفاوت (لوم رسی، لوم رس سیلتی، لوم رس شنی، لوم سیلتی، لوم، لوم شنی و شن لومی) برخوردار بودند، انجام شد. ویژگی‌های فیزیکی خاک در نمونه‌های هر دو نوع کاربری زمین اندازه‌گیری شد و تغییرات آن به‌عنوان تخریب فیزیکی خاک بیان شد. حساسیت به فرسایش در خاک‌ها تحت باران شبیه‌سازی‌شده با شدت 50 میلی‌متری بر ساعت به مدت 60 دقیقه اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد که تغییر کاربری زمین‌های مرتعی به زراعت دیم به‌شدت منجر به تخریب فیزیکی خاک‌ها می‌شود؛ به‌طوری که چگالی ظاهری، تخلخل کل، تخلخل درشت، رطوبت ظرفیت مزرعه، درصد رطوبت اشباع، اندازه خاکدانه، پایداری خاکدانه به‌ترتیب 28، 22، 41، 11، 5، 62 و 63 درصد در اثر تغییر کاربری زمین تخریب شدند. ویژگی‌های ساختمانی خاک (اندازه خاکدانه و پایداری خاکدانه) بیشترین تخریب‌پذیری فیزیکی را داشتند. تغییر کاربری زمین حساسیت خاک‌ها را به فرسایش افزایش داد. میان حساسیت به فرسایش در اثر تغییر کاربری و تخریب‌پذیری فیزیکی خاک رابطه معنی‌دار وجود داشت. نتایج نشان داد که خاک‌هایی که از خاکدانه‌های درشت و پایدارتری برخوردارند، بیشترین تخریب‌پذیری فیزیکی را در اثر تغییر کاربری زمین ‌دارند و بیشترین حساسیت را به فرسایش نشان می‌دهند.

الگوی توزیع زمانی بارندگی می‌تواند در تولید رواناب و هدررفت خاک طی بارندگی نقش ایفا کند. در این پژوهش چهار الگوی بارندگی یکنواخت، پیش‌افتاده، بینابین و دیرکرده بررسی شدند. مقدار بارندگی در همه الگوهای بارندگی 20 میلی‌متر بود. در الگوی بارندگی یکنواخت، شدت بارندگی (20 میلی‌متر بر ساعت) ثابت بود و در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، بیشترین شدت (40 میلی‌متر بر ساعت) در دوره 15 دقیقه اعمال شد. آزمایش‌ها در کرت‌هایی به ابعاد 60 سانتی‌متر در 80 سانتی‌متر در دامنه‌ای با شیب 9 درصد در سه تکرار انجام گرفت. الگوهای بارندگی در پنج رخداد با فاصله یک هفته بر کرت‌ها اعمال شدند. نتایج نشان داد که تفاوتی معنی‌دار بین الگوهای بارندگی از نظر رواناب و هدررفت خاک وجود دارد (0/01 >p). این تفاوت به‌دلیل تخریب ساختمان خاک سطحی و کاهش نفوذپذیری خاک به‌ویژه در زمان اوج شدت بارندگی (40 میلی‌متر بر ساعت) بود. بیشترین مقدار رواناب در باران دیرکرده (3/43 میلی‌متر) و بیشترین مقدار هدررفت خاک (61/47 گرم بر مترمربع) در باران بینابین رخ داد که دلیل آن وقوع اوج شدت بارندگی در اواخر بارندگی و نقش مؤثر آن در تخریب بیشتر ساختمان خاک و کاهش شدت نفوذ بود. بررسی تغییرات رواناب و رسوب در رخدادهای بارندگی نشان داد که روند هدررفت خاک در الگوی بارندگی یکنواخت همسو با روند تولید رواناب است؛ درحالی‌که در سایر الگوها تغییرات هدررفت خاک از تغییرات رواناب پیروی نکرد. این نتایج نشان می‌دهد که در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، در کنار مقدار تولید رواناب، دردسترس‌بودن ذرات فرسایش‌پذیر نیز عامل مؤثر در هدررفت خاک است. نتایج این پژوهش ضرورت آگاهی از الگوی توزیع بارندگی و تغییرات رخداد به رخداد آن را برای پیش‌بینی دقیق فرسایش خاک در منطقه نیمه‌خشک آشکار می‌کند.

فرسایش پاشمانی، مرحله آغازین فرسایش خاک توسط آب است که می‌تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر ویژگی‌های خاک قرار گیرد. شدت این نوع فرسایش خاک در کشتزارهای دیم مناطق نیمه‌خشک به دلیل پوشش گیاهی پراکنده، به‌ویژه در مراحل اولیه رشد گیاه بالا است. این مطالعه با هدف بررسی نقش ویژگی‌های خاک در فرسایش پاشمانی در کشتزارهای منطقه نیمه‌خشک انجام شد. نمونه‌هافرسایش پاشمانی، مرحله آغازین فرسایش خاک توسط آب است که می‌تواند به طور قابل توجهی تحت تأثیر ویژگی‌های خاک قرار گیرد. شدت این نوع فرسایش خاک در کشتزارهای دیم مناطق نیمه‌خشک به دلیل پوشش گیاهی پراکنده، به‌ویژه در مراحل اولیه رشد گیاه زیاد است. این مطالعه با هدف بررسی نقش ویژگی‌های خاک در فرسایش پاشمانی در کشتزارهای منطقه نیمه‌خشک انجام شد. نمونه‌های خاکدانه‌ها با قطر 6 تا 8 میلی‌متر از سطح خاک (عمق 30-0 سانتی‌متر) از 30 کشتزار دیم با سه تکرار برداشت شدند. خاکدانه‌ها در کاسه های پاشمانی ریخته شده و به مدت 30 دقیقه در معرض بارندگی شبیه‌سازی‌شده با شدت 60 میلی‌متر در ساعت قرار گرفتند. ویژگی‌های مختلف خاک در 90 نمونه خاک تعیین شدند. بر اساس نتایج، بیشترین شدت فرسایش پاشمانی در خاک‌های با بافت لوم‌رسی (g.m⁻².s⁻¹ 0021/ 0) و کمترین مقدار آن در خاک‌های با بافت شن‌لومی (g.m⁻².s⁻¹ 0/0008) دیده شد. فرسایش پاشمانی به طور معنی‌داری تحت تأثیر توزیع اندازه ذرات قرار گرفت؛ به‌طوری که همبستگی‌های مثبتی با سیلت (0/43=r)، رس (0/44=r) و رس قابل پراکنش (0/47=r) یافت شد؛ درحالی‌که همبستگی‌های منفی با شن (0/46- =r) و سنگ‌ریزه (0/53- =r) داشت. علاوه بر این، فرسایش پاشمانی به طور قابل توجهی تحت تأثیر ماده آلی (0/23- =r)، کربنات کلسیم (0/22- =r)، چگالی ظاهری (0/60- =r)، پایداری خاکدانه (0/44- =r) و هدایت هیدرولیکی (0/44- =r) قرار گرفت. این مطالعه نشان داد که کشتزارهای دیم دارای خاک با بافت خاک‌ریز و مقدار اندک ماده آلی و آهک، حساسیت بیشتری به فرسایش پاشمانی در مناطق نیمه‌خشک دارند.ی خاکدانه‌ها با قطر 6 تا 8 میلی‌متر از سطح خاک (عمق 0-30 سانتی‌متر) از 30 کشتزار دیم با سه تکرار برداشت شدند. خاکدانه‌ها در کاسه­های پاشمانی ریخته شده و به مدت 30 دقیقه در معرض بارندگی شبیه‌سازی‌شده با شدت 60 میلی‌متر در ساعت قرار گرفتند. ویژگی‌های مختلف خاک در 90 نمونه خاک تعیین شدند. براساس نتایج، بالاترین شدت فرسایش پاشمانی در خاک‌های با بافت لوم‌رسی (g.m⁻².s⁻¹0/0021) و کمترین مقدار آن در خاک‌های با بافت شن‌لومی (g.m⁻².s⁻¹ 0/0008) مشاهده شد. فرسایش پاشمانی به طور معنی‌داری تحت تأثیر توزیع اندازه ذرات قرار گرفت؛ به طوری که همبستگی‌های مثبتی با سیلت (0/43=r)، رس (0/44=r) و رس قابل پراکنش (0/47=r) یافت شد، در حالی که همبستگی‌های منفی با شن (0/46- =r) و سنگریزه (0/53- =r) داشت. علاوه بر این، فرسایش پاشمانی به طور قابل توجهی تحت تأثیر ماده آلی (0/23- =r)، کربنات کلسیم (022- =r)، چگالی ظاهری (0/60- =r)، پایداری خاکدانه (0/44- =r) و هدایت هیدرولیکی (0/44- =r) قرار گرفت. این مطالعه نشان داد که کشتزارهای دیم دارای خاک با بافت خاک‌ریز و مقدار اندک ماده آلی و آهک، حساسیت بیشتری به فرسایش پاشمانی در مناطق نیمه‌خشک دارند.
 

کارایی بهره مندی از بارندگی بیانگر میزان عملکرد محصول نسبت به مقدار بارندگی سالانه است. مدیریت بهتر کشتزارهای دیم نیازمند بررسی تغییرات مکانی کارایی بهره مندی از بارندگی و عوامل مؤثر بر آن است. در این پژوهش 298 کشتزار دیم گندم در منطقه خدابنده در جنوب استان زنجان مورد مطالعه قرار گرفتند. کارایی بهره‌مندی از بارندگی از نسبت عملکرد دانه گندم به مقدار بارندگی به دست آمد. علاوه بر این، ویژگی های اقلیمی و ویژگی‌های فیزیکی (توزیع اندازه ذرات و نگهداری آب) و شیمیایی خاک ها (واکنش، شوری، ماده آلی، کربنات کلسیم معادل و غلظت عناصر غذایی پرمصرف و کم مصرف) در کشتزارها مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد که کارایی بهره مندی از بارندگی در کشتزارها به طور میانگین 4/43 کیلوگرم در هکتار در میلی متر باران است. مقدار این ویژگی عمدتاً در بخش های شمال شرق و جنوب و غرب منطقه بیشتر است؛ درحالی‌که این مناطق از عملکرد دانه گندم نسبتآ کمتری برخوردارند. تحلیل زمین آماری نشان داد که تغییرات مکانی متوسطی برای عملکرد دانه گندم و کارایی بهره مندی از بارندگی در منطقه وجود دارد که تحت تأثیر متغیرهای اقلیمی (بارندگی و دما) و متغیرهای زمینی مانند ویژگی های خاک (توزیع اندازه ذرات، ماده آلی و نیتروژن) است. کشتزارهای برخوردار از ذرات ریزدانه و از محتوای ماده آلی و نیتروژن بیشتر، توانایی بهره مندی بیشتری از آب باران دارند. برای افزایش کارایی بهره مندی از بارندگی در کشتزارهای دیم علاوه بر اصلاح جهت شخم (روی خطوط تراز)، استفاده از خاکورزی حفاظتی برای بهبود محتوای ماده آلی و در نتیجه باروری خاک ضروری است.