
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,605,362 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,198,728 |
کارآیی خاکپوش بقایای گیاهی در کاهش فرسایش بینشیاری و پاشمانی در سرعتهای مختلف باد | ||
مجله مدیریت خاک و تولید پایدار | ||
دوره 12، شماره 2، تیر 1401، صفحه 67-86 اصل مقاله (952.78 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2022.19103.2021 | ||
نویسندگان | ||
ساناز پورمیرکمالی1؛ مجید محمودآبادی* 2؛ وحیدرضا جلالی3 | ||
1دانشجوی دکتری ،گروه علوم و مهندسی خاک، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. | ||
2استاد گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان | ||
3گروه مهندسی طبیعت، دانشگاه بجنورد، بجنورد، ایران. | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: فرسایش پاشمانی و بینشیاری از انواع مهم فرسایش ناشی از باران در اراضی کشاورزی است. در بسیاری از مناطق کشور، وزش باد از طریق تشدید فرسایندگی باران باعث افزایش شدت فرسایش خاک میشود. یکی از راهکارهای حفاظتی مهم در مهار فرسایش، استفاده از خاکپوش بقایای گیاهی است. پژوهش حاضر با هدف بررسی تأثیر درصدهای مختلف خاکپوش کاه و کلش گندم در تقابل با سرعتهای مختلف باد بر شدت فرسایش بینشیاری و پاشمانی با استفاده از دستگاه شبیهساز همزمان باران و باد انجام شد. مواد و روشها: به این منظور، آزمایشی بهصورت فاکتوریل در قالب طرح کامل تصادفی از طریق ایجاد شدت 40 میلیمتر در ساعت باران بر روی دو نمونه خاک با حداکثر اندازه ذرات 2 و 75/4 میلیمتر (بهترتیب با اسامی C2mm و C4.75mm)، در سرعتهای مختلف باد (صفر، 6 و 12 متر بر ثانیه در ارتفاع 40 سانتیمتری) و سطوح متفاوت خاکپوش کاه و کلش شامل صفر، 30، 60 و 90 درصد (معادل 800، 1650 و 3300 کیلوگرم بر هکتار) هر یک در سه تکرار انجام شد. میزان فرسایش بینشیاری و پاشمان به سمت بالادست و پاییندست بهطور جداگانه اندازهگیری شد. در پایان، درصد کارایی سطوح مختلف خاکپوش در کاهش فرسایش خاک در مقایسه با شاهد (خاک بدون پوشش) در سرعتهای مختلف باد تعیین شد. یافتهها: نتایج نشان داد که با افزایش درصد خاکپوش بقایا، شدت فرسایش بینشیاری و پاشمانی بهطور معنیداری کاهش یافت. همچنین با افزایش سرعت باد، فرسایش بینشیاری و پاشمان پاییندست ذرات بهطور معنیداری افزایش و پاشمان بالادست کاهش نشان داد. کارایی خاکپوش در مهار فرسایش بینشیاری بین 7/30 تا 8/92 درصد و در کاهش پاشمان بالادست و پاییندست ذرات بهترتیب بین 3/3 تا 81 درصد و 9/78 تا 9/99 درصد تعیین شد. از بین سطوح مورد مطالعه، پوشش 60 درصد خاکپوش، بهترین پاسخ را در مهار فرسایش بینشیاری نشان داد. نتیجهگیری: یافتههای این پژوهش نشان داد که در بارانهای متأثر از وزش باد، شدت فرسایش بینشیاری با افزایش سرعت باد افزایش مییابد. با این وجود، از طریق ایجاد پوشش مناسب بقایای گیاهی در سطح خاک میتوان شدت فرسایش را بهطور معنیداری کاهش داد. در واقع، با افزایش درصد خاکپوش بقایای گیاهی، سطح خاک در برابر برخورد مستقیم قطرات باران محافظت میشود و در نتیجه، شدت فرسایش بینشیاری و پاشمانی کاهش مییابد. همچنین بقایای گیاهی، کارایی بیشتری در کاهش شدت پاشمان به سمت پاییندست نسبت به شدت پاشمان بالادست داشت. علاوه بر این در حضور بقایای گیاهی نسبت به شاهد، پاشمان به سمت پاییندست بیشتر از فرسایش بینشیاری کاهش یافت. یافتههای این پژوهش نشان داد که با حفظ بقایای گیاهی در اراضی کشاورزی میتوان اثر فرساینده سرعت باد در تشدید فرسایش ناشی از باران در اراضی کشاورزی را مهار نمود. | ||
کلیدواژهها | ||
خاکپوش؛ شبیهساز همزمان باران و باد؛ فرسایش ناشی از باران؛ فرسایندگی باد؛ فرسایندگی باران | ||
مراجع | ||
1.Visser, S.M., Sterk, G., and Ribolzi, O. 2004. Techniques for simultaneous quantification of wind and water erosion in semi-arid regions, Journal of Arid Environments. 59: 4.699-717.
2.Zhi-An, L.I., Bi, Z.O.U., Han-Ping, X.I.A., Yong-Zhen, D.I.N.G., Wan-Neng, T.A.N., and Sheng-Lei, F.U. 2008. Role of low-molecule-weight organic acids and their salts in regulating soil pH, Pedosphere. 18: 2. 137-148.
3.Comino, J.R., Iserloh, T., Lassu, T., Cerdà, A., Keestra, S.D., Prosdocimi, M., and Sinoga, J.R. 2016. Quantitative comparison of initial soil erosion processes and runoff generation in Spanish and German vineyards,Science of the Total Environment. 565: 1165-1174. 4.Field, J.P., Breshears, D.D., and Whicker, J.J. 2009. Toward a more holistic perspective of soil erosion: why aeolian research needs to explicitly consider fluvial processes and interactions, Aeolian Research 1: 1-2.9-17.
5.Xu, J., Yang, J., and Yan, Y. 2006. Erosion and sediment yields as influenced by coupled aeolian and fluvial processes: the Yellow River, China, Geomorphology. 73: 1-2. 1-15.
6.Refahi, H.Gh. 2007. Water Erosion and its Control. The Fifth Edition. Tehran University Press, 671p. (In Persian)
7.Marzen, M., Iserloh, T., de Lima, J.L., and Ries, J.B. 2016. The effect of rain, wind-driven rain and wind on particle transport under controlled laboratory conditions, Catena. 145: 47-55.
8.Marzen, M., Iserloh, T., de Lima, J.L., Fister, W., and Ries, J.B. 2017. Impact of severe rain storms on soil erosion: Experimental evaluation of wind-driven rain and its implications for natural hazard management, Science of the Total Environment. 590: 502-513.
9.Mwango, S.B., Msanya, B.M., Mtakwa, P.W., Kimaro, D.N., Deckers, J., and Poesen, J. 2016. Effectiveness of mulching under miraba in controlling soil erosion, fertility restoration and crop yield in the Usambara Mountains, Tanzania, Land Degradation & Development.27: 4. 1266-1275.
10.Alliaume, F., Rossing, W.A.H., Tittonell, P., Jorge, G., and Dogliotti, S. 2014. Reduced tillage and cover crops improve water capture and reduce erosion of fine textured soils in raised bed tomato systems, Agriculture, Ecosystems and Environment. 183: 127-137.
11.Blanco, H., and Lal, R. 2008. Principle of Soil Conversation and Management, Springer. 617p.
12.Miyata, S., Kosugi, K.I., Gomi, T., and Mizuyama, T. 2009. Effects of forest floor coverage on overland flow and soil erosion on hillslopes in Japanese cypress plantation forests, Water Resources Research. 45: 6.
13.Rahma, A.E., Lei, T., Shi, X., Dong, Y., Zhou, S., and Zhao, J. 2013. Measuring flow velocity under straw mulch using the improved electrolyte tracer method, Journal of Hydrology. 495: 121-125.
14.Foltz, R.B., and Wagenbrenner, N.S. 2010. An evaluation of three wood shred blends for post-fire erosion control using indoor simulated rain events on small plots, Catena. 80: 2.86-94.
15.Groen, A.H., and Woods, S.W. 2008. Effectiveness of aerial seeding and straw mulch for reducing post-wildfire erosion, north-western Montana, USA, International Journal of Wildland Fire. 17: 5. 559-571.
16.Robichaud, P.R., Jordan, P., Lewis, S.A., Ashmun, L.E., Covert, S.A., and Brown, R.E. 2013. Evaluating the effectiveness of wood shred and agricultural straw mulches as a treatment to reduce post-wildfire hillslope erosion in southern British Columbia, Canada, Geomorphology. 197: 21-33.
17.Shi, P., Arter, C., Liu, X., Keller, M., and Schulin, R. 2017. Soil aggregate stability and size-selective sediment transport with surface runoff as affected by organic residue amendment, Science of the Total Environment. 607: 95-102.
18.Tejada, M., and Gonzalez, J.L. 2007. Influence of organic amendments on soil structure and soil loss under simulated rain, Soil and Tillage Research.93: 1. 197-205.
19.Yazdanpanah, N., Mahmoodabadi, M., and Cerdà, A. 2016. The impact of organic amendments on soil hydrology, structure and microbial respiration in semiarid lands, Geoderma. 266: 58-65.
20.Abiven, S., Menasseri, S., and Chenu, C. 2009. The effects of organic inputs over time on soil aggregate stability- A literature analysis, Soil Biology and Biochemistry. 41: 1. 1-12.
21.Santos, T.E.M.D., Silva, D.D.D., and Montenegro, A.A.D.A. 2010. Temporal variability of soil water content under different surface conditions in the semiarid region of the Pernambuco state, Revista Brasileira de Ciência do Solo. 34: 5. 1733-1741.
22.Erenstein, O. 2002. Crop residue mulching in tropical and semi-tropical countries: An evaluation of residue availability and other technological implications, Soil and Tillage Research. 672: 115-133.
23.Rahma, A.E., Warrington, D.N., and Lei, T. 2019. Efficiency of wheat straw mulching in reducing soil and water losses from three typical soils of the Loess Plateau, China, International Soil and Water Conservation Research. 7: 4. 335-345.
24.Prats, S.A., Abrantes, J.R.C.B., Crema, I.P., Keizer, J.J., and De Lima, J.L.M.P. 2015. Testing the effectiveness of three forest residue mulch application schemes for reducing post-fire runoff and soil erosion using indoor simulated rain, Flamma. 6: 3.113-116. 25.Prosdocimi, M., Jordán, A., Tarolli, P., Keesstra, S., Novara, A., and Cerdà, A. 2016. The immediate effectiveness of barley straw mulch in reducing soil erodibility and surface runoff generation in Mediterranean vineyards, Science of the Total Environment. 547: 323-330.
26.Lucas-Borja, M.E., González-Romero, J., Plaza-Álvarez, P.A., Sagra, J., Gómez, M.E., Moya, D., and de Las Heras, J. 2019. The impact of straw mulching and salvage logging on post-fire runoff and soil erosion generation under Mediterranean climate conditions, Science of the Total Environment.654: 441-451.
27.Keesstra, S.D., Rodrigo-Comino, J., Novara, A., Giménez-Morera, A., Pulido, M., Di Prima, S., and Cerdà, A. 2019. Straw mulch as a sustainable solution to decrease runoff and erosion in glyphosate-treated clementine plantations in Eastern Spain. An assessment using rainfall simulation experiments, Catena. 174: 95-103.
28.Kheirabadi, H., Mahmoodabadi, M., Jalali, V., and Naghavi, H. 2018. Sediment flux, wind erosion and net erosion influenced by soil bed length, wind velocity and aggregate size distribution, Geoderma. 323: 22-30.
29.Rezaei Arshad, R., Mahmoodabadi, M., Farpoor, M.H., and Fekri, M. 2019. Experimental investigation of rain-induced splash and wash processes under wind-driven rain, Geoderma.337: 1164-1174.
30.Gee, G.W., and Or, D. 2002. Particle-size analysis. P 255-293. J.H. Dane and G.C. Topp (ed.) Methods of soil analysis. Part 4. Physical methods. SSSA Book Ser. 5. SSSA, Madison, WI.
31.Walkley, A., and Black, I.A. 1934. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter, and a proposed modification of the chromic acid titration method, Soil Science.37: 1. 29-38.
32.Pansu, M., and Gautheyrou, J. 2007. Handbook of soil analysis: mineralogical, organic and inorganic methods. Springer Science & Business Media. 993p.
33.Zamani, S., and Mahmoodabadi, M. 2013. Effect of particle-size distribution on wind erosion rate and soil erodibility, Archives of Agronomy and Soil Science. 59: 12. 1743-1753.
34.Mahmoodabadi, M., and Cerdà, A. 2013. WEPP calibration for improved predictions of interrill erosion in semi-arid to arid environments, Geoderma. 204: 75-83.
35.Erpul, G., Gabriels, D., Cornelis, W.M., Samray, H.N., and Guzelordu, T.2008. Sand detachment under rains with varying angle of incidence, Catena.72: 3. 413-422.
36.Erpul, G., Gabriels, D., Norton, L.D., Flanagan, D.C., Huang, C.H., and Visser, S. 2013. Raindrop and flow interactions for interrill erosion with wind-driven rain, Journal of Hydraulic Research. 51: 5. 548-557.
37.Döring, T.F., Brandt, M., Heß, J., Finckh, M.R., and Saucke, H. 2005. Effects of straw mulch on soil nitrate dynamics, weeds, yield and soil erosion in organically grown potatoes, Field Crops Research. 94: 2-3. 238-249.
38.Shi, Z.H., Yue, B.J., Wang, L., Fang, N.F., Wang, D., and Wu, F.Z. 2013. Effects of mulch cover rate on interrill erosion processes and the size selectivity of eroded sediment on steep slopes, Soil Science Society of America Journal. 77: 1. 257-267. 39.Mirzaei, M., Mahmoodabadi, M., and Naghavi, H. 2016. Effects of different management practices of barely straw and alfalfa residue on soil moisture content and aeration behavior under field conditions, Journal of Water and Soil Conservation. 23: 1. 155-170. (In Persian)
40.Gholami, L., Sadeghi, S.H., and Homaee, M. 2013. Straw mulching effect on splash erosion, runoff, and sediment yield from eroded plots,Soil Science Society of America Journal. 77: 1. 268-278.
41.Montenegro, A.D.A., Abrantes, J.R.C. B., De Lima, J.L.M.P., Singh, V.P., and Santos, T.E.M. 2013. Impact of mulching on soil and water dynamics under intermittent simulated rainfall, Catena. 109: 139-149.
42.Jordán, A., Zavala, L.M., and Gil, J. 2010. Effects of mulching on soil physical properties and runoff under semi-arid conditions in southern Spain, Catena. 81: 1. 77-85.
43.Kuhn, N.J., Armstrong, E.K., Ling, A.C., Connolly, K.L., and Heckrath, G. 2012. Interrill erosion of carbon and phosphorus from conventionally and organically farmed Devon silt soils, Catena. 91: 94-103.
44.Koiter, A.J., Owens, P.N., Petticrew, E.L., and Lobb, D.A. 2017. The role of soil surface properties on the particle size and carbon selectivity of interrill erosion in agricultural landscapes, Catena. 153: 194-206.
45.Lattanzi, A.R., Meyer, L.D., and Baumgardner, M.F. 1974. Influence of mulch rate and slope steepness on interrill erosion [Control, wheat straw mulch]. Proceedings Soil Science of America.
46.Sadeghi, S.H.R., Gholami, L., Sharifi, E., Khaledi Darvishan, A., and Homaee, M. 2015. Scale effect on runoff and soil loss control using rice straw mulch under laboratory conditions, Solid Earth. 6: 1. 1-8.
47.Kukal, S.S., and Sarkar, M. 2010. Splash erosion and infiltration in relation to mulching and polyvinyl alcohol application in semi-arid tropics, Archives of Agronomy and Soil Science. 56: 6. 697-705.
48.Marzen, M., Iserloh, T., Casper, M.C., and Ries, J.B. 2015. Quantification of particle detachment by rain splash and wind-driven rain splash, Catena. 127: 135-141. 49.Mahmoodabadi, M., and Rohipour, H. 2011. Study on process changes in some indices of soil erodibility and depositability using rainfall simulator, Journal of Water and Soil Conservation. 18: 4. 145-166. (In Persian)
50.Mahmoodabadi, M., Zamani, S., and Yazdanpanah, N. 2021. Enrichment of soil organic carbon in the eroded sediments due to the simultaneous occurrence of rain and wind, Geoderma. 386: 114926.
51.Wang, H., Wang, X., Hao, M., and Li, J. 2015. Effects of straw covering methods on runoff and soil erosion in summer maize field on the Loess Plateau of China. Plant, Soil and Environment.61: 4. 176-181. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 179 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 143 |