علوم آب و خاک

---

روش‌های مرسوم مطالعات خاک‌شناسی در حوزه‌های آبخیز ایران، نیازمند هزینه، کارشناس و زمان زیاد است. صعب العبور بودن برخی مناطق حوزه و مشکلات نمونه برداری نیز به مشکلات مذکور اضافه می‌شود. به واسطه محدودیت‌های مزبور در اغلب حوزه‌های آبخیز کشور، اطلاعات مکانی و پیوسته دقیقی از خصوصیات خاک به منظور برآورد فرسایش خاک توسط مدل‌های مختلف نظیر: (Rusle، Morgan، Eurosem،PSIAC) و هم‌چنین دیگر فعالیت‌های مدیریتی و برنامه‌ریزی موجود نیست. بنابراین به روش‌های نوینی نیاز است که با حداقل نمونه برداری کم و به کمک پارامترهای سطح زمین (که محاسبه آنها به مراتب ارزان‌تر است) بتوان خصوصیات خاک را به طور نسبتاً دقیقی برآورد کرد. این پژوهش در بخشی از حوزه آبخیز مهر سبزوار مشتمل بر سه واحد سنگ شناسی غالب حوزه، شامل واحد‌های PLc، Ku و E2sc به منظور ایجاد مدل‌های رگرسیون خاک- چشم انداز، صورت گرفته است. خصوصیات مورد مطالعه خاک سطحی، شامل درصد شن، رس، مواد آلی، سنگریزه، رطوبت وزنی خاک در حالت FC و مقدار وزن مخصوص ظاهری بوده است. در واحد‌های مختلف در جمع 316 نقطه مطالعاتی انتخاب شد و خصوصیات سطحی خاک آنها مورد مطالعه قرار گرفت. سپس مدل رقومی ارتفاع منطقه در پیکسل‌هایی به ابعاد 100×100 متر تهیه و از روی آن ویژگی‌های پستی و بلندی محاسبه شد. در نهایت مدل‌های رگرسیون چند متغیره بین این ویژگی‌ها و خصوصیات خاک، برقرار و سپس به وسیله نقاط اضافی، نمونه برداری شده ( 78 نقطه از 316 نقطه)، مدل‌های به دست آمده اعتبار سنجی شدند. نتایج مطالعه نشان می‌دهد که خصوصیات پستی و بلندی مهم که با خصوصیات خاک ارتباط بیشتری داشته و در مدل رگرسیونی نیز وارد شده، به طور عمده شامل شیب و جهت آن، ارتفاع، شاخص رطوبتی و شاخص قدرت جریان، شاخص حمل رسوب و انحنای زمین بوده ‌است. این نتایج مؤید این مطلب است که خصوصیات خاک در منطقه تحت الشعاع فرایندهای هیدرولوژیکی، مؤثر از توپوگرافی می‌باشد. نتایج اعتبار سنجی مدل‌ها نیز از ناریب بودن و درجه تخمین مناسب برازش مدل‌ها حکایت می‌کند. نتایج نشان می‌دهد که مدل‌های به دست آمده در مقیاس حوزه و فواصل 100 متری، قادرند در واحدهای مختلف سنگ شناسی از حداقل 26 تا حداکثر 72 درصد از کل تغییرات خصوصیات مختلف سطحی خاک را پیش‌بینی کند.

---

عملکرد محصول، خصوصیات و فرسایش خاک شدیداً به پارامترهای زمین ( خصوصیات پستی و بلندی) مرتبط اند، بنابراین شناخت و آگاهی از این پارامترها از نظر تأثیر بر عملکرد محصولات مهم نظیر گندم جهت دست‌یابی به توسعه پایدار در زمینه کشاورزی امری لازم و ضروری به نظر می‌رسد. این تحقیق در اراضی زراعی تحت کشت گندم دیم در منطقه اردل استان چهارمحال و بختیاری، به منظور ایجاد مدل‌های رگرسیونی بین محصول و شاخص‌های پستی و بلندی، اجرا شده است. نمونه‌برداری از محصول گندم به طریق تصادفی طبقه‌بندی شده و جمعاً در 100 نقطه در منطقه‌ای به وسعت 900 هکتار به وسیله پلات با ابعاد 1×1 متر و با استفاده از GPS به گونه‌ای انجام شد که توزیع سطوح ژئومرفیک مختلف را پوشش دهد. سپس مدل رقومی ارتفاع منطقه در پیکسل‌هایی به ابعاد 3×3 متر تهیه و از روی آن ویژگی‌های پستی و بلندی محاسبه شد. نتایج آمار توصیفی نشان داد که تمامی متغیرها از توزیع نرمال برخوردارند. از بین پارامترهای عملکرد، عملکرد دانه (36/0) بیشترین و وزن هزار دانه (13/0) کمترین ضریب تغییرات را از خود نشان دادند. در نهایت مدل‌های رگرسیون چند متغیره بین این پارامترها و مؤلفه‌های عملکرد گندم، برقرار و سپس به وسیله نقاط کمکی (20 نقطه از 100 نقطه) تخمین توسط مدل‌های به دست آمده اعتبارسنجی شدند. نتایج مطالعه نشان می‌دهد که خصوصیات پستی و بلندی مهمی که با مؤلفه‌های عملکرد گندم ارتباط بیشتری داشته و در مدل رگرسیونی نیز وارد شده‌اند، شامل شاخص رطوبتی و انحنای سطح زمین بوده است که توانسته‌اند 45 تا 78 درصد از تغییرات مؤلفه‌های عملکرد گندم در این منطقه را توجیه نمایند. این نتایج بیانگر این موضوع است که عملکرد گندم در منطقه تا اندازه زیادی تحت کنترل پارامترهای پستی و بلندی می‌باشد. نتایج اعتبارسنجی مدل‌ها نیز نشان‌دهنده نااریب بودن و درجه تخمین مناسب برازش مدل‌ها می‌باشد.

---

اکسیدها و هیدروکسیدهای آهن و منگنز از ترکیبات بسیار فعال در خاک هستند. این ترکیبات نسبت به تغییر شرایط محیطی خاک حساس بوده و اغلب در طول خاکرخ حرکت می‌نمایند. از این‌رو مقدار شکل‌های مختلف شیمیایی این ترکیبات و نسبت میان آنها به‌عنوان شاخصی در مطالعات تکامل خاک به‌کار می‌رود. این مطالعه به منظور بررسی آثار پستی و بلندی و شرایط زه‌کشی بر شکل‌های شیمیایی آهن و منگنز در طول یک کاتنا در منطقه دشت روم در استان کهگیلویه صورت گرفت. نتایج نشان داد که حداکثر مقدار آهن و منگنز پدوژنیک (Fed و Mnd) در سطوح پایدارتر ژئومورفیک بوده و میزان آن با افزایش عمق عمدتاً کاهش می‌یابد. هم‌چنین خاکرخ‌های دارای شرایط اکوییک دارای مقادیر بیشتر آهن با تبلور ضعیف (Mno و Feo) و مقادیر کمتر Fed و Mnd هستند. روابط مثبت و معنی‌داری میان Feo، Mno، Fet، Mnt و میزان رس در خاک‌ها دیده شد. نتایج نشان داد که شرایط اکوییک موجب افزایش نسبت‌های Feo/Fed ، Mno/Mnd و Mnd/Fed به‌ترتیب به میزان 1/3، 3/4 و 9/1 برابر و کاهش 6/2 برابری در شاخص تبلور آهن گردید. بالاتر بودن مقدار میانگین Mnd/Fed در خاک اکوییک نسبت به خاک غیر اکوییک احتمالاً نشان‌دهنده افزایش بیشتر میزان منگنز پدوژنیک نسبت به آهن پدوژنیک در شرایط اکوییک بوده است.

---

با هدف بررسی تغییر خصوصیات خاک‌ها در یک ردیف پستی و بلندی مطالعه‌ای در استان خوزستان انجام شد. برای این منظور در امتداد شمالی جنوبی استان، خاکرخ‌هایی در اراضی مجاور رودخانه کارون حفر و خصوصیات این خاک‌ها تعیین شد. نتایج نشان داد که بافت خاک از بخش‌های شمالی به‌سمت جنوب با تغییرات تدریجی روبه سنگینی است. در اراضی پست، تکامل خاک به تشکیل افق سالیک و در برخی موارد تشکیل رنگدانه محدود شده است. علی‌رغم سطح بالای آب زیرزمینی در برخی از اراضی، به‌دلیل شوری زیاد گلی یا رنگدانه‌ها ملاحظه نشد. در بخش‌‌هایی از این اراضی با زه‌کشی نسبتاً مناسب، آهک از سطح شسته و در عمق تجمع یافته بود. در این خاک‌ها تشکیل افق کلسیک با درجات توسعه متفاوت، حداکثر تکامل خاکرخی خاک منطقه را نشان می‌دهد. در بخش‌های میانی منطقه با سابقه کشت و کار بیشتر، تشکیل افق‌های کمبیک و یا کلسیک نشان از تحول خاکرخی بیشتر خاک دارد. تشکیل این افق علاوه بر بهبود شرایط زه‌کشی که سبب تسریع در آبشویی شده، به‌واسطه بهبود رشد موجودات زنده (متأثر از زه‌کشی) می‌باشد. وجود رس اسمکتیت در بخش‌های جنوبی منطقه به انتقال این رس از قسمت‌های بالادست در اثر جریان‌های سیلابی مربوط می‌گردد که در اثر فرآیندهای انتشار و رسوب به‌دلیل اندازه بسیار ریز در این خاک‌ها در همه افق ها تجمع یافته است. رس پالی گورسکایت در برخی از خاک‌ها به‌دلیل شرایط مناسب زه‌کشی و آبیاری شدید از خاکرخ خاک حذف شده و یا میزان آن به‌حداقل رسیده است. با این وجود کانی‌های رسی کلریت، اسمکتیت، ایلیت و کوارتز نیز در اندازه رس در این اراضی ملاحظه شد.

---

پستی و بلندی و کاربری اراضی از عوامل مهم تأثیرگذار بر تشکیل خاک می‌باشند. اشکال شیمیایی اکسید آهن و پذیرفتاری مغناطیسی (χ) به‌طور گسترده‌ای جهت ارزیابی تکامل خاک به کار رفته‌اند. این مطالعه به‌منظور بررسی عوامل ذکر‌شده بر تغییرات χ صورت گرفت. یک ردیف پستی و بلندی در دشت مادوان در شمال شهر یاسوج انتخاب و 9 خاکرخ (با کاربری شالیزار و غیر‌شالیزار) در آن حفر و از افق‌های مشخصه نمونه خاک برداشته شد. پذیرفتاری مغناطیسی نمونه‌های خاک به‌وسیله دستگاه Bartington Dual Frequency، MS2 Meter در فرکانس‏های 46/0و 6/4 کیلوهرتز اندازه‌گیری شد. نتایج نشان دادند که به‌طور‌کلی خاک‌های شالیزاری دارای χ، پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس (χfd%) و آهن عصاری‌گیری شده با دی‌تیونات (Fed) کمتر (به‌ترتیب 1/3 ، 6/2 و 7/1 برابر) و آهن عصاره‌گیری شده با اگزالات (Feo) و نسبت اکسید آهن فعال (Feo/Fed) بیشتر (به‌ترتیب 5 و 2/7 برابر) نسبت به خاک‌های غیر‌شالیزاری بود. بیشترین میزان χ به‌طور‌عمده در فیزیوگرافی‌های پایدارتر (پلاتو و دشت دامنه‌ای) با کاربری غیرشالیزار و کمترین مقدار مربوط به خاک موقعیت تراس رودخانه‌ای با کاربری شالیزاری مشاهده شد. هم‌چنین افزایش χ در سطح خاک‌های غیرشالیزاری 17 درصد بیشتر از خاک‌های شالیزاری بوده‌است. ارتباط مثبت و معنی‌داری میان χ و برخی خصوصیات خاک از جمله Fed، میزان رس و χfd% به‌دست آمد.