
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 649 |
تعداد مقالات | 6,787 |
تعداد مشاهده مقاله | 9,528,280 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,949,115 |
تحلیل تأثیر بارشهای حدی بر فرسایش خاک در اراضی شیبدار شخمخورده: مطالعه موردی گردنه اسدلی، خراسان شمالی | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 4، دوره 32، شماره 1، فروردین 1404، صفحه 81-104 اصل مقاله (2.03 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2025.22829.3761 | ||
نویسندگان | ||
مرتضی میری* 1؛ زهرا گرامی2؛ محمود عربخدری3؛ علی اکبر عباسی4؛ علیرضا مجیدی5 | ||
1نویسنده مسئول، استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران. | ||
2پژوهشگر، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران. | ||
3استاد، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران. | ||
4دانشیار، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسانرضوی، مشهد، ایران | ||
5استادیار، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران. | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: خاک یک منبع طبیعی ارزشمند و غیرقابل جایگزین است که خدمات ضروری اکوسیستم را ارائه میدهد و وظایف متعدد زیستمحیطی را برای حمایت از حیات روی زمین انجام میدهد. با وجود این، یک سوم خاکهای جهان تخریب شدهاند و سالانه بین 25 تا 40 میلیارد تن خاک به دلیل فرسایش از بین میرود که این وضعیت تأثیرات زیادی بر بهرهوری، تابآوری و پایداری سیستمهای کشاورزی و زیستمحیطی دارد. بسیاری از تحقیقات بر روی فرسایش در زمینهای کشاورزی شیبدار متمرکز شدهاند، زیرا فرسایش این اراضی تأثیرات قابل توجهی بر حاصلخیزی خاک این زمینها و همچنین پیامدهای مضر احتمالی بر کیفیت آب در پاییندست دارند. فرسایش خاک در اراضی شیبدار به عنوان یکی از چالشهای بزرگ در مدیریت منابع طبیعی به ویژه در مناطق کشاورزی و کوهستانی مطرح است. در این مناطق، بارشهای شدید و مداوم باعث رواناب سطحی و افزایش نرخ فرسایش خاک میشود. شخم زدن در اراضی شیبدار که به منظور بهبود شرایط زراعی انجام میشود، میتواند ساختمان خاک را ضعیفتر کرده و خطر فرسایش را بهویژه در هنگام بارشهای شدید افزایش دهد. با توجه به تغییرات اقلیمی و افزایش دفعات و شدت بارشهای حدی، مطالعه و تحلیل تاثیر این بارشها بر فرسایش خاک در این اراضی ضروری به نظر میرسد. از اینرو، با توجه به اهمیت خاک در امنیت پایدار و سلامت غذایی و همچنین با توجه تغییرات رخ داده در شرایط اقلیمی جهان و به تبع در ایران زمین، پژوهش حاضر بر تاثیر بارشهای حدی بر فرسایش خاک منطقه گردنه اسدلی واقع در استان خراسان شمالی بهویژه فرسایش ایجاد شده در نتیجه بارش 15 خردادماه 1386 تمرکز کرده است. مواد و روشها: : منطقه موردمطالعه در گردنه اسدلی، 25 کیلومتری جنوب بجنورد در استان خراسان شمالی و در طول جغرافیایی 57°35′39″ شرقی و عرض جغرافیایی 37°29′47″ غربی و ارتفاع 1700-1900 متر (از سطح دریاهای آزاد)، متوسط بارندگی حوزه 363/5 میلیمتر با اقلیم نیمهخشک سرد در ارتفاعات آلاداغ در مسیر بجنورد به اسفراین واقع شده است. کاربری غالب این منطقه مرتع و دیم بوده و تشکیلات زمینشناسی حوزه از نوع رسوبی و متعلق به دوران اول تا سوم است که در این میان، سازندهای دوره ژوراسیک و نئوژن بخش اعظم تشکیلات زمینشناسی حوزه را به خود اختصاص دادهاند. به منظور مستندسازی اثرات بارش حدی مورد مطالعه، علاوه بر بازدید و برداشتهای میدانی با هدف شناسایی وضعیت توپوگرافی زمین موردنظر و ثبت فرسایشهای عمیق خطی ایجاد شده، از تصاویر ذخیره شده در سامانه گوگل ارث برای بررسی تاریخی اینگونه اشکال فرسایشی و تغییرات روند آنها استفاده شد. همچنین به دلیل فقدان ایستگاه سنجش باران در محل، با استناد به دادههای روزانه بارش نزدیکترین ایستگاه سینوپتیک در بجنورد و دادههای سنجشازدور حاصل از تصاویر ماهوارهای GPM با رزولوشن 11/11 کیلومتر به کنکاش در خصوص رخدادهای حدی بارش پرداخته شد. پس از انتخاب ایستگاه مناسب و دریافت دادهها، بهمنظور محاسبه شاخصهای حدی و تحلیلهای اقلیمی، در ابتدا ویژگیهای کمی و کیفی دادههای دریافت شده در محیط R و با استفاده از افزونه Climpact2 کنترل شد. همچنین، شاخصهای حدی بارش (10 شاخص حدی بارش بر اساس توصیه گروه کارشناسی (CCL/CLIVAR) با استفاده از قابلیتهای نرمافزار R و افزونه ClimPACT2 محاسبه و بررسی شد. بررسی روند شاخصهای حدی مورداستفاده بر اساس آزمون من کندال انجام شده است. در این آزمون مقادیر مثبت و منفی آماره Z به ترتیب بیانگر روند افزایشی و روند کاهشی در سری دادههای مورد بررسی است. یافتهها: بررسیهای میدانی و همچنین استفاده از تصاویر ذخیرهشده در سامانه گوگل ارث نشان داد که فرسایشهای عمیق خطی خارج از زمینهای کشاورزی در گردنه اسدلی از گذشته دور وجود داشته است ولی تحت تأثیر فعالیتهای انسانی همچون شخم در جهت شیب زمینی با شیب تا 100 درصد، از بین بردن پوشش طبیعی مراتع و رخدادهای حدی بارش، وضعیت فرسایش تشدید شده است. بهطوریکه مطالعات میدانی نشان داد پس از رخداد بارش شدید خردادماه 1386 شیارهای فرسایشی عمیق و حتی آبکندهای موقتی با عرض 40 سانتیمتر، عمق 30 سانتیمتر و فاصله متوسط 150 سانتیمتر ایجاد شده و فرسایشی بالغ بر هزار تن در هکتار در یک دامنه شخم خورده در منطقه گردنه اسدلی واقع در استان خراسان شمالی اندازهگیری شد. بررسی دادههای بارش روزانه ایستگاه بجنورد نشان داد که رگبارهای شدید طی دوره گرم سال در این منطقه از کشور کموبیش رخ میدهد. بر اساس دادههای ثبت شده در ایستگاه مذکور، بیشینه مقدار بارش 24 ساعته طی دوره 2023-1978 با مقدار 54 میلیمتر در سپتامبر سال 2000 (شهریورماه 1379) ثبت شده است. یکی از نکات قابلتوجه، فراوانی نسبتاً زیاد بارشهای حدی این منطقه بهویژه طی دوره گرم سال است که به دلیل ضعف پوشش گیاهی، شرایط را برای فرسایش شدید خاک فراهم میکند. بررسی دادههای ثبت شده نشان داد که بارشی با مقدار بیش از 5 میلیمتر در 15 خردادماه 1386 در ایستگاه سینوپتیک بجنورد روی داده است. دریافت و پردازش تصاویر ماهوارهای GPM برای این تاریخ مشخص کرد که بارش گردنه اسدلی با مقدار 8 تا 10 میلیمتر، بیش از ایستگاه بجنورد بوده است. نتیجه گیری: در مجموع بر اساس مشاهدات میدانی، تحلیل دادههای تاریخی ایستگاه بجنورد، تفسیر تصاویر گوگل ارث و GPM و همچنین شرایط خاصی اقلیمی و محیطی گردنه اسدلی میتوان گفت که منطقه موردمطالعه از توان بالایی برای رخداد بارشهای حدی و فرسایش خاک برخوردار است. از این رو، پیشنهاد میشود از تغییر کاربری اراضی از مرتع به دیم، جلوگیری از شخم سالانه، کشت محصولات دائمی یا پوششی چند ساله برای حفاظت از خاک این نوع دامنهها باید در اولویت کشاورزان و دستگاههای مسئول قرار گیرد. همچنین، با اینکه چنین رویدادهای استثنایی، احتمال وقوع کمی دارند، اثرات برجا و خارج از محل آنها بسیار زیاد است و مستندسازی آن برای فهم بهتر نقش بارشهای شدید بر فرسایش خاک و تغییرات ژئومورفولوژی ناشی از آن در مناطق خشک و نیمهخشک ضروری به نظر میرسند. نتایج این پژوهش و پژوهشهای مشابه بر اهمیت مدیریت صحیح زمین و استفاده از روشهای کشاورزی پایدار برای جلوگیری از تخریب زمین و حفظ کیفیت منابع طبیعی تأکید دارند. همچنین، با توجه به مشکلات ناشی از فرسایش آبی، لازم است اقدامات کافی برای کاهش سرعت این پدیده و تضمین مدیریت پایدار منابع آبوخاک انجام شود. | ||
کلیدواژهها | ||
تغییر اقلیم؛ دیمزار؛ رخدادهای حدی؛ سنجش از دور | ||
مراجع | ||
1.Were, K., Kebeney, S., Churu, H., Mutio, J. M., Njoroge, R., Mugaa, D., Alkamoi, B., Ng’etich, W., & Singh, B. R. (2023). Spatial prediction and mapping of gully erosion susceptibility using machine learning techniques in a degraded semi-arid region of Kenya. Land, 12, 890.
2.Lorenz, K., Lal, R., & Ehle, K. (2019). Soil organic carbon stock as an indicator for monitoring land and soil degradation in relation to United Nations’ Sustainable Development Goals. Land Degradation & Development. 30, 824-838.
3.FAO & ITPS. (2021). Status of the world’s soil resources-main report. Food and Agriculture Organization of the United Nations and Intergovernmental Technical Panel on Soils. 650 p.
4.Sun, L., Zhou, J. I., Cai, Q., Liu, S., & Xiao, J. (2021). Comparing surface erosion processes in four soils from the Loess Plateau under extreme rainfall events. International Soil and Water Conservation Research, 9, 520-531.
5.Hadi Pour, S., Khairi Abd Wahab, A., & Shahid, S. (2020). Spatiotemporal changes in aridity and the shift of drylands in Iran. Atmospheric Research, 233.
6.Jiang, Y., Shi, H., Wen, Z., Guo, M., Zhao, J., Cao, X., Fan, Y., & Zheng, C. (2020). The dynamic process of slope rill erosion analyzed with a digital close range photogrammetry observation system under laboratory conditions. Geomorphology. 350.
7.Gharibreza, M., Mehdizadeh, M., Masoumi, H., Asgharipour Dashte-Bozorg, N., & Lotfinasabasl, S. (2022). Ecological risk assessment of the riverine and deltaic environments (Rozechai River, Urmia Lake, Iran), using sediment quality indices. Environmental Monitoring and Assessment, 194(447), 1-12.
8.Nielsen, D. C., Calderon, F. J., Hatfield, J. L., & Sauer, T. J. (2011). Fallow effects on soil. In Soil Management: Building a Stable Base for Agriculture. American Society of Agronomy, Crop Science Society of America, and Soil Science Society of America, 200 p.
9.Basic, F., Kisic, I., Mesic, M., Nestroy, O., & Butorac, A. (2004). Tillage and crop management effects on soil erosion in central Croatia. Soil and Tillage Research, 78, 197-206.
10.Smith, J., Brown, A., & Wilson, T. (2018). Impact of extreme precipitation on soil erosion in sloping lands. Journal of Soil and Water Conservation, 73(4), 315-325.
11.Lin, Y., Chen, M., & Zhang, L. (2020). Effect of tillage on soil structure and erosion in hilly agricultural areas. Soil Science Society of America Journal, 84(2), 512-522.
12.Johnson, R., Martinez, S., & Kim, H., (2019). Climate change implications for extreme rainfall and soil erosion in agricultural terrains. Environmental Research Letters, 14(8), 085010.
13.Farooq, M., & Siddique, K. H. M. (2016). Innovations in dryland agriculture.
14.Mueller, E. N., Wainwright, J., Parsons, A. J., & Turnbull, L. (Eds.). (2014). Patterns of land degradation in drylands. Springer Dordrecht, 389 p.
15.Noor, H., & Arabkhedri, M. (2021). Analysis of the erosive rainfall event of April 16, 2016, in the Sanganeh research watershed. Technical Journal of the Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, 200 p. [In Persian]
16.Zhang, Y., Huang, C., Zhang, W., Chen, J., & Wang, L. (2021). The concept, approach, and future research of hydrological connectivity and its assessment at multiscales. Environmental Science and Pollution Research, 28, 52724-52743.
17.Arabkhedri, M. (2015). Estimating long-term average annual erosion based on erosion measurements from several rainfall events. Journal of Extension and Development of Watershed Management, 3(11), 7-15. [In Persian]
18.Noor, H., & Arabkhedri, M. (2020). Sensitivity of runoff and soil loss measured to changes in slope length and direction under natural rainfall in a dry region. Watershed Management Research Journal, 11(22), 254-262. [In Persian]
19.Noor, H., Bagherian Kalat, A., & Abbasi, A. A. (2020). Evaluation of sediment production in small watersheds under free grazing and enclosure, case study: Sanganeh Kalat region. Scientific-Research Journal of Watershed Engineering and Management, 12(2), 505-513. [In Persian]
20.Gonzalez-Hidalgo, J. C., Batalla, R. J., Cerda, A., & de Luis, M. (2012). A regional analysis of the effects of largest events on soil erosion. Catena, 95, 85-90.
21.Wainwright, J., & Parsons, A. J. (2002). The effect of temporal variations in runoff on scale dependency in runoff coefficients. Water Resources Research, 38, 1267-1271.
22.Eslami, S. F., & Vaezi, A. R. (2015). Investigation of runoff and sediment production under identical rainfall events in agricultural soil with different aggregate sizes. Journal of Water and Soil (Agricultural Sciences and Industries), 29(6), 1590-1600. [In Persian]
23.Nabaei, M. G., & Ghodousi, J. (2002). Evaluation of land stabilization methods in badlands of the Sefidrud watershed. Final Report of the Soil Conservation and Watershed Management Research Institute Project, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, 41 p. [In Persian]
24.Arabkhedri, M., Jafari Ardakani, A., Bayat, R., Shadfar, S., Khajavi, A., Nabipour Lashkarian, S., Mahdian, M. H., Bani-Hashemi, S. A., & Jafarian, M. (2016). Refining estimated soil erosion rates at the national level. Final Report of the Soil Conservation and Watershed Management Research Institute Project, 118 p. [In Persian] 25.Sedighi, F., Khaledi Darvishan, A., & Zare, M. R. (2021). Effect of watershed geomorphological characteristics on sediment redistribution. Geomorphology, 375, 107559.
26.Soufi, M., Bayat, R., & Charkhabi, A. H. (2021). Gully erosion in I. R. Iran: Characteristics, processes, causes, and land use. In P. K. Shit et al. (Eds.), Gully Erosion Studies from India and Surrounding Regions, Advances in Science, Technology and Innovation, 357-368.
27.Arabkhedri, M. (2021). Status of water erosion and sedimentation in Iran: A statistical and comparative analysis. Strategic Research in Agricultural and Natural Resources Sciences Biannual, 6(2), 139-156. [In Persian]
28.Amini, M., Jafari, A., & Gassemzadeh, F. (2021). Floristics study of Assadli. Rakhtian region in Bojnourd (North Khorassan province). Plan Ecosystem Conservation, 9(18), 37-67. [In Persian]
29.Moradi, H. R., Asadi, A. M., Arzani, H., & Hossini, S. M. (2007). Determination of land use and ecological capability of Asadly watershed using GIS. Journal of Rangeland, 1(2), 170-181. [In Persian]
30.Zand, M., Miri, M., & Kousari, M. R. (2023). Detecting climate change in Lorestan province using extreme indices. Watershed Engineering and Management, 15(1), 27-41. [In Persian]
31.Miri, M., Rahimi, R., (2015). Spatial and temporal trend analysis of temperature parameters in Iran. Geographical Journal of Territory, 12(47), 65-79. [In Persian]
32.Kumar, S., Merwade, V., Kam, J., Thurner, K., (2009). Streamflow trends in Indiana: Effects of long term persistence, precipitation and subsurface drains. Journal of Hydrology, 374, 171-183.
33.Vianney Nsabiyumva, J. M., Apollonio, C., Castelli, G., Petroselli, A., Sabir, M., & Preti, F. (2023). Agricultural practices for hillslope erosion mitigation: A case study in Morocco. Water, 15, 2120.
34.Shen, Y., Gu, J., Liu, G., Wang, X., Shi, H., Shu, C., Zhang, Q., Guo, Z., & Zhang, Y. (2023). Predicting soil erosion and deposition on sloping farmland with different shapes in northeast China by using 137Cs. Catena, 229, 107238.
35.Ao, C., Zeng, W., Yang, P., Xing, W., Lei, G., Wu, J., & Huang, J. (2021). The effects of slope shape and polyacrylamide application on runoff, erosion and nutrient loss from hillslopes under simulated rainfall. Hydrological Processes, 35, e14130.
36.Vaezi, A. R., Bayat, H., & Rahmati, S. (2017). Analysis of the effect of consecutive rainstorms on soil properties, surface runoff production, and soil loss in soils with different stability in small plots. Water and Soil Resources Conservation, 7(2), 53-66. [In Persian]
37.Duiker, S. W., Flanagan, D. C., & Lal, R. (2001). Erodibility and infiltration characteristics of five major soils of southwest Spain. Catena, 45(2), 103-121.
38.Oliveira, J. R. D., Pinto, M. F., Souza, W. D. J., Guerra, J. G., & Carvalho, D. F. D. (2010). Water erosion in a Yellow-Red Ultisol under different patterns of simulated rain. Revista Brasileira de Engenharia Agricola e Ambiental, 14(2), 140-147.
39.Willy, K. N. (2011). The role of the aggregate size in soil resistance and decrease erosion. Soil Science Society of America Journal, 10(15), 111-120.
40.Koozegaran, S., & Mousavi Baigi, M. (2015). Investigation of meteorological extreme events in the north-east of Iran. Journal of Water and Soil, 29(3), 764-750. [In Persian] 41.Ahmadi, M. H., Lashkari, M., Azadi, M., & Keykhosravi, G. (2015). Detecting climate change using extreme precipitation indices in Greater Khorasan. Earth Sciences Research, 23(6), 34-52. [In Persian]
42.Mohammadi, H., Azizi, G., Khoshahklagh, F., & Ranjbar, F. (2017). Analysis of daily precipitation extreme indices trend in Iran. Physical Geography Research, 49(1), 21-37. [In Persian]
43.Hedjazizadeh, Z., Halabian, A. H., Karbalaee, A., & Toulabi, M. (2020). Detection of extreme values variations of precipitation over Iran. Journal of Natural Environmental Hazards, 23(9), 135-150. [In Persian]
44.Zand, M., Miri, M., & Kousari, M. (2023). Detection of climate change in Lorestan Province using climate extreme indices. Watershed Engineering and Management, 15(1), 27-41. [In Persian]
45.Klein Tank, A. M. G. (2006). Changes in daily temperature and precipitation extremes in Central and South Asia. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 111.
46.Im, E. S., Jung, I. W., & Bae, D. H. (2011). The temporal and spatial structures of recent and future trends in extreme indices over Korea from a regional climate projection. International Journal of Climatology, 31(1), 72-86.
47.Jones, M. R., Fowler, H. J., Kilsby, C. G., & Blenkinsop, S. (2012). An assessment of changes in seasonal and annual extreme rainfall in the UK between 1961 and 2009. International Journal of Climatology, 33(5), 1178-1194. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 194 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 94 |