
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,615,871 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,206,025 |
بررسی شدت آبگریزی خاک و تغییرات زمانی آن پس از آتش سوزی تجویزی در مناطق جنگلی آبخیز توشن استان گلستان | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 2، دوره 25، شماره 4، مهر و آبان 1397، صفحه 27-47 اصل مقاله (1.1 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2018.14663.2960 | ||
نویسندگان | ||
کهزاد حیدری1؛ علی نجفی نژاد* 2؛ علی محمدیان بهبهانی3؛ مجید اونق4 | ||
1دانشجوی دکتری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
2رئیس دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
3عضو هیات علمی/ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
4دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: آبگریزی خاک (SWR) یکی از خصوصیات پویای خاک است که نفوذ آب در خاک را کاهش داده و یا از آن جلوگیری میکند. در مناطق جنگلی شمال کشور، آتشسوزی یکی از نگرانیهای محیطی بسیار مهم و از عوامل اصلی تغییر در پدیده آبگریزی خاک است. لذا، این مطالعه با هدف بررسی اثر آتشسوزی تجویزی بر خاک مناطق جنگلی آبخیز توشن استان گلستان و همچنین بررسی تغییرات زمانی و برهمکنش آن بر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک انجام شد. مواد و روشها: خاک مناطق جنگلی در طبقه شیب 30-15 درصد و عمق 5-0 سانتیمتری سطح خاک، در قالب 30 تکرار در محیط آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. جهت بررسی اثر آتش بر روی آبگریزی خاک در شرایط آزمایشگاهی، آتشسوزی تجویزی اعمال شد. خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله اجزای بافت خاک (درصد رس، سیلت و شن)، درصد مواد آلی خاک، pH، EC و پایداری خاکدانه (MWD) قبل و پس از آتشسوزی بررسی شدند. آبگریزی خاک قبل و پس از آتشسوزی با دو آزمون زمان نفوذ قطره آب (WDPT) و روش مولاریته محلول آب و الکل (MED) تعیین شد. یافتهها: نتایج دو آزمون WDPT و MED نشان داد که، قبل از آتشسوزی 100 % نمونهها آبدوست بودند (به ترتیب کلاس 1 و 0). همچنین مطابق با آزمون WDPT یک روز پس از آتشسوزی تمام کرتها کلاس آبگریزی جزئی از خود نشان دادند (کلاس 2 و 3) اما نتایج آزمون MED پس از آتشسوزی قدری متفاوت بود و یک روز پس از آتشسوزی شدت آبگریزی افزایش یافت؛ به طوری که 30 % کرتها آبگریزی جزئی (کلاس 1)، 50 % کرتها آبگریزی متوسط (کلاس 2) و 20 % کرتها آبگریزی نسبتاً قوی (کلاس 3) را نشان دادند. بررسی روند تغییرات زمانی هر دو شاخص آبگریزی نیز نشان داد که کلاس آبگریزی پس از آتشسوزی به صورت موقتی بود و تا یک ماه پس از آن سطح آن به میزان بسیار زیادی کاهش پیدا نمود. نتایج نشان داد که دو آزمون آبگریزی پس از آتشسوزی همبستگی خوبی با هم داشتند. نتایج نشان داد که همبستگی متوسطی بین دو آزمون آبگریزی WDPT و MED با برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک از جمله pH، EC، MWD و درصد مواد آلی خاک وجود دارد. همچنین مشخص شد که بین دو آزمون آبگریزی و اجزای بافت خاک همبستگی ضعیف وجود دارد. مقادیر همبستگی نسبتاً ضعیف آبگریزی با خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک نشان میدهد که این تغییرات احتمالاً نمیتوانند عامل اصلی تغییرات آبگریزی خاک باشد. بخشی از این تغییرات را میتوان با تغییرات پایداری خاکدانه پس از آتشسوزی تبیین کرد. این تغییرات در پایداری مکانیکی ساختمان خاک میتواند در اثر دو مکانیسم اصلی ایجاد شود: (1) تغییر ترکیبات بافت خاک و افزایش نیروهای همچسبی بین ذرات در خاکدانهها که نتیجتاً موجب پایداری ساختمان خاک در مقابل نیروهای مخرب فیزیکی شود. (2) تغییر در برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مثل افزایش EC که موجب جلوگیری از پراکنش ذرات رس شده و مانع تخریب فیزیکی خاکدانههای ریز میشود. نتیجهگیری: به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که با وجود آبدوستی خیلی زیاد در خاکهای لسی، آتشسوزی میتواند به عنوان یک عامل خارجی موجب افزایش ضعیف و آنی در کلاس آبگریزی شود. کلاس آبگریزی ضعیف احتمالاً میتواند به دلایل زیر باشد: اولاً آبگریزی بیشتر در خاکهای درشت دانه با مواد آلی بالا رخ میدهد. دوم اینکه نمونههای مطالعه شده از لایه سطحی خاک (5-0 سانتیمتری) برداشت شدهاند در حالی که آتشسوزی میتواند موجب تراکم برخی مواد آلی در لایههای زیرسطحی شده و موجب ایجاد آبگریزی در افقهای پایینتر شود. | ||
کلیدواژهها | ||
آبگریزی خاک؛ آبخیز توشن؛ آتش سوزی تجویزی؛ خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک | ||
مراجع | ||
1.Abdi, O., Kamkar, B., Shirvani, Z., Teixeira da Silva, J.A., and Buchroithner, M.F. 2016. Spatial-statistical analysis of factors determining forest fires: a case study from Golestan, Northeast Iran. Geomatics, Natural Hazards and Risk, Pp: 1-14.
2.Abrantes, J.R., de Lima, J.L., Prats, S.A., and Keizer, J.J. 2017. Assessing soil water repellency spatial variability using a thermographic technique: An exploratory study using a small-scale laboratory soil flume. Geoderma. 287: 98-104.
3.Arocena, J.M., and Opio, C. 2003. Prescribed fire-induced changes in properties of sub-boreal forest soils. Geoderma. 113: 1. 1-16.
4.Badía-Villas, D., González-Pérez, J.A., Aznar, J.M., Arjona-Gracia, B., and Martí-Dalmau, C. 2014. Changes in water repellency, aggregation and organic matter of a mollic horizon burned in laboratory: soil depth affected by fire. Geoderma. 213: 400-407.
5.Bisdom, E.B.A., Dekker, L.W., and Schoute, J.T. 1993. Water repellency of sieve fractions from sandy soils and relationships with organic material and soil structure. Geoderma. 56: 1-4. 105-118. 6.Busse, M.D., Hubbert, K.R., Fiddler, G.O., Shestak, C.J., and Powers, R.F. 2005. Lethal soil temperatures during burning of masticated forest residues. Inter. J. Wildland Fire. 14: 3. 267-276.
7.Chen, Y., and Schnitzer, M. 1978. The surface tension of aqueous solutions of soil humic substances. Soil Science. 125: 1. 7-15.
8.Debano, L.F., and Krammes, J.S. 1966. Water repellent soils and their relation to wildfire temperatures. Hydrol. Sci. J. 11: 2. 14-19.
9.Dekker, L.W., and Ritsema, C.J. 2000. Wetting patterns and moisture variability in water repellent Dutch soils. J. Hydrol. 231: 148-164.
10.Dlapa, P., Simkovic, I., Doerr, S.H., Kanka, R., and Mataix-Solera, J. 2008. Application of thermal analysis to elucidate water-repellency changes in heated soils. Soil Sci. Soc. Amer. J.72: 1. 1-10.
11.Doerr, S.H., Blake, W.H., Shakesby, R.A., Stagnitti, F., Vuurens, S.H., Humphreys, G.S., and Wallbrink, P. 2004. Heating effects on water repellency in Australian eucalypt forest soils and their value in estimating wildfire soil temperatures. Inter. J. Wildland Fire. 13: 2. 157-163.
12.Doerr, S.H., Shakesby, R.A., and MacDonald, L.H. 2009. Soil water repellency: A key factor in post-fire erosion? In A. Cerdà and P.R. Robichaud (ed.) Fire effects on soils and restoration strategies. Science Publ., Enfield, NH.
13.Doerr, S.H., Shakesby, R.A., and Walsh, R. 2000. Soil water repellency: its causes, characteristics and hydro-geomorphological significance. Earth-Science Reviews. 51: 1. 33-65.
14.Fér, M., Leue, M., Kodešová, R., Gerke, H.H., and Ellerbrock, R.H. 2016. Droplet infiltration dynamics and soil wettability related to soil organic matter of soil aggregate coatings and interiors. J. Hydrol. Hydromech. 64: 2. 111-120.
15.Gee, G.W., and Or, D. 2002. 2.4 Particle-size analysis. Methods of soil analysis. Part. 4: 598. 255-293. 16.González-Peñaloza, F.A., Zavala, L.M., Jordán, A., Bellinfante, N., Bárcenas-Moreno, G., Mataix-Solera, J., Granged, A.J., Granja-Martins, F.M., and Neto-Paixão, H.M. 2013. Water repellency as conditioned by particle size and drying in hydrophobized sand. Geoderma. 209: 31-40.
17.Inbar, A., Lado, M., Sternberg, M., Tenau, H., and Ben-Hur, M. 2014. Forest fire effects on soil chemical and physicochemical properties, infiltration, runoff, and erosion in a semiarid Mediterranean region. Geoderma. 221: 131-138.
18.Jiménez-Pinilla, P., Doerr, S.H., Ahn, S., Lozano, E., Mataix-Solera, J., Jordán, A., Zavala, L.M., and Arcenegui, V. 2016. Effects of relative humidity on the water repellency of fire-affected soils. Catena. 138: 68-76.
19.Jordán, A., Zavala, L.M., Mataix-Solera, J., and Doerr, S.H. 2013. Soil water repellency: origin, assessment and geomorphological consequences. Catena. 108: 1-5.]
20.Jordán, A., Zavala, L.M., Mataix-Solera, J., Nava, A.L., and Alanís, N. 2011. Effect of fire severity on water repellency and aggregate stability on Mexican volcanic soils. Catena. 84: 3. 136-147.
21.Lebron, I., Robinson, D.A., Oatham, M., and Wuddivira, M.N. 2012. Soil water repellency and pH soil change under tropical pine plantations compared with native tropical forest. J. Hydrol. 414: 194-200.
22.Leue, M., Gerke, H.H., and Godow, S.C. 2015. Droplet infiltration and organic matter composition of intact crack and biopore surfaces from clay‐illuvial horizons. J. Plant Nutr. Soil Sci. 178: 2. 250-260.
23.Martínez-Zavala, L., and Jordán-López, A. 2009. Influence of different plant species on water repellency in Mediterranean heathland soils. Catena. 76: 3. 215-223.
24.Morgan, R.P.C. 2005. Soil Erosion and Conservation, 3rd. edition. Blackwell Publishing, Oxford.
25.Nelson, D.W., and Sommers, L.E. 1996. Total carbon, organic carbon and organic matter. Methods of soil analysis part 3-chemical methods, (methods of soil an 3). Pp: 961-1010. 26.Oostindie, K., Dekker, L.W., Wesseling, J.G., Ritsema, C.J., and Geissen, V. 2013. Development of actual water repellency in a grass-covered dune sand during a dehydration experiment. Geoderma. 204: 23-30.
27.Pardini, G., Gispert, M., and Dunjó, G. 2004. Relative influence of wildfire on soil properties and erosion processes in different Mediterranean environments in NE Spain. Science of the total Environment. 328: 1. 237-246.
28.Pierson, F.B., and Williams, C.J. 2016. Ecohydrologic impacts of rangeland fire on runoff and erosion: A literature synthesis.
29.Schaumann, G.E., Braun, B., Kirchner, D., Rotard, W., Szewzyk, U., and Grohmann, E. 2007. Influence of biofilms on the water repellency of urban soil samples. Hydrologicalprocesses. 21: 17. 2276-2284.
30.Shakesby, R.A., Coelho, C.D.A., Ferreira, A.D., Terry, J.P., and Walsh, R.P.D. 1993. Wildfire impacts on soil-erosion and hydrology in wet Mediterranean forest, Portugal. Inter. J. Wildland Fire. 3: 2. 95-110. 31.Terefe, T., Mariscal-Sancho, I., Peregrina, F., and Espejo, R. 2008. Influence of heating on various properties of six Mediterranean soils. A laboratory study. Geoderma. 143: 3. 273-280.
32.Urbanek, E., Hallett, P., Feeney, D., and Horn, R. 2007. Water repellency and distribution of hydrophilic and hydrophobic compounds in soil aggregates from different tillage systems. Geoderma. 140: 1. 147-155. 33.Varela, M.E., Benito, E., and Keizer, J.J. 2010. Effects of wildfire and laboratory heating on soil aggregate stability of pine forests in Galicia: The role of lithology, soil organic matter content and water repellency. Catena. 83: 2. 127-134.
34.Vogelmann, E.S., Reichert, J.M., Prevedello, J., Consensa, C.O.B., Oliveira, A.É., Awe, G.O., and Mataix-Solera, J. 2013. Threshold water content beyond which hydrophobic soils become hydrophilic: The role of soil texture and organic matter content. Geoderma. 209: 177-187.
35.Vogelmann, E.S., Reichert, J.M., Reinert, D.J., Mentges, M.I., Vieira, D.A., de Barros, C.A.P., and Fasinmirin, J.T. 2010. Water repellency in soils of humid subtropical climate of Rio Grande do Sul, Brazil. Soil and Tillage Research. 110: 126-133. 36.Watson, C.L., and Letey, J. 1970. Indices for characterizing soil-water repellency based upon contact angle-surface tension relationships. Soil Sci. Soc. Amer. J. 34: 6. 841-844.
37.Wijewardana, N.S., Müller, K., Moldrup, P., Clothier, B., Komatsu, T., Hiradate, S., de Jonge, L.W., and Kawamoto, K. 2016. Soil-water repellency characteristic curves for soil profiles with organic carbon gradients. Geoderma. 264: 150-159. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 530 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 548 |