مقايسه پايداري خاكدانههاي خاك در شدتهاي چرايي مختلف
(مطالعه موردي: مراتع بردآسياب فريدونشهر)

مائده ملائي1*، حسين بشري2، مهدي بصيري3 و محمد رضا مصدقي4
چكيده

نحوه مديريت مراتع بر چگونگي پايداري ساختمان و خاكدانههاي خاك و درنتيجه كيفيت خاك مؤثر بوده ودرنتيجه بر قابليت فرسايش خاك نيز تأثير دارد. اين تحقيق به منظور بررسي رابطه كربن آلي خاك با ميانگين وزني
قطر خاكدانه هاMWD (Mean weight diameter) و مقايسهMWD با توزيع اندازه خاكدانههاي موجود در خاكسطحي (صفر تا 20 سانتي متري سطح خاك) در داخل و خارج قرق و همچنين شد تهاي چرايي مختلف (بدون چرا،چراي متوسط و چراي شديد) در منطقه بردآسياب فريدونشهر استان اصفهان انجام گرديد. نمونهبرداري خاك بهروش تصادفي طبقهبندي شده و در امتداد ترانسكت در جهت شيب انجام شد. در آزمايشگاه برخي ويژگيهاي فيزيكي و شيميايي خاك نظير بافت خاك، رسانايي الكتريكي (EC)، كربن آلي (OC)، ميانگين وزني قطر (MWD) و نسبت جذب سديم (SAR) اندازه گيري شد. نتايج با استفاده از آناليز واريانس يكطرفه و مقايسه ميانگين LSD مورد تجزيه و تحليل قرار گرفت. نتايج حاصل از آناليز رگرسيون رابطه بسيار معنيداري (α=1%) بينMWD و درصدكربن آلي با ضريب تبيين 3/61 درصد نشان داد. مقايسهMWD در مناطق مورد مطالعه تفاوت معنيداري α=5%))را نشان داد كه افزايشMWD در داخل قرق و منطقه بدون چرا به علت افزايش كربن آلي و كاهش نسبت جذبسديم بود. توزيع اندازه خاكدانهها در داخل و خارج قرق تفاوت معنيداري (α=5%) را تنها در خاكدانههاي كوچكتراز 25/0 ميليمتر نشان داد و در شدتهاي چرايي مختلف، منطقه بدون چرا با منطقه چراي شديد در بزرگترين دامنهاندازه خاكدانه هاي مورد مطالعه (خاكدانههاي 8-4 ميليمتر) و خاكدانههاي كوچكتر از 25/0 ميليمتر تفاوت معنيداري (به ترتيب باα=5% وα=1% ) داشتند. نتايج نشان داد در منطقه قرق و مراتعي كه به طور سبك چرا شده بودند بهعلت كاهش لگدكوبي توسط دام و يا افزايش كربن آلي در نتيجه افزايش لاشبرگ و يا مجموعهاي از اين دو علت،ميزان ماكروخاكدانه ها بيشتر و ميكروخاكدانهها كمتر از مناطق خارج از قرق و چراي شديد بود. نتايج اين تحقيقنشان داد كه ميتوان از وضعيت پايداري خاكدانههاي خاك به عنوان شاخصي براي كيفيت و سلامت خاك و براي نشان دادن تأثير عوامل مديريتي بر خاك مراتع استفاده نمود.

واژههاي كليدي: پايداري خاكدانه، ميانگين وزني قطر، قرق، شدت چرا، مراتع نيمه استپي.

فارغ التحصيل كارشناسي ارشد بيابانزدايي، دانشكده منابع طبيعي، دانشگاه صنعتي اصفهان
Email: mollaei_2008@yahoo.com :نويسنده مسئول *
استاديار گروه مرتعداري، دانشكده منابع طبيعي، دانشگاه صنعتي اصفهان
دانشيار گروه مرتعداري، دانشكده منابع طبيعي، دانشگاه صنعتي اصفهان
دانشيار گروه خاكشناسي، دانشكده كشاورزي، دانشگاه صنعتي اصفهان
مثبت مواد آلي را در تشكيل و پايداري خاكدانهها نشاندادهاند( 16, 23, 24,25، 28, 29) اما علاوه بر عواملفوق، عوامل مديريتي و الگوي كاربري زمين نيز بر پايداريخاكدانهها مؤثر ميباشند.Elmholt و همكاران( 2008) مقدمه
خاك از مهمترين اجزاي تشكيلدهنده اكوسيستم هاي مرتعي است و تخريب آن باعث كاهش حاصلخيزي مرتعشده و احياي مجدد آن زمانبر، هزينه بر و در برخي موارد
غير ممكن مي باشد (2). دخالتهاي نابجاي انسان در و Girmay و همكاران( 2008) نيز گزارش كردند كهمحيطهاي طبيعي باعث ناپايدار شدن سطح خاك و در تغيير كاربري زمين بر ميزان كربن آلي خاك و پايدارينتيجه بروز فرسايش خاك و سيلهاي مخرب و خاكدانههاي خاك تأثير ميگذارد ( 51, 17). چراي مفرططوفانهاي گرد و غبار شده است. افزايش شدت به عنوان مهمترين عامل تخريب مراتع ذكر گرديده است.
Snyman وDu Preez (2005) نشان دادند هنگاميكه توان بالقوه توليدي مرتع بيشتر تخمين زده شود ومرتع تحت چراي شديد قرار گيرد، گياهان خوشخوراك كاهش يافته و مقدار مواد آلي و ذخيره آن نيز در خاك دراثر كاهش لاشبرگ كاهش مييابد( 26). كاهش ماده آليخاك سبب كاهش پايداري ساختمان و خاكدانههاي خاكگشته و نفوذپذيري را كاهش و روانآب و فرسايش راافزايش مي دهد( 7, 9, 26). دردي پور و همكاران( 1386) وAmezketa (1999) گزارش كردند افزايش نسبت بهرهبرداري از مراتع و عدم شناخت دقيق و كافي ازوضعيت موجود مراتع و مديريت غلط باعث تخريب ونابودي مراتع و پيشروي كوير و بيابانها شده است. تبديلو تخريب اراضي مرتعي در چهار قرن گذشته سبب تغييردر ويژگي هاي خاك همچون كاهش كربن آلي خاك،تخريب ساختمان خاك، كاهش هدايت هيدروليكي خاك،افزايش چگالي خاك و بالطبع كاهش كيفيت خاكگرديدهاست( 4, 11, 12). استفاده از مراتع ايران تاريخچهطولاني دارد و طي ساليان متمادي گونههاي بومي
متعددي در خاك اين مراتع استقرار يافته است (1). سديم جذبي خاك، سبب افزايش سرعت تشكيل سله،آشفتگيهاي ايجاد شده توسط انسان كيفيت خاك را تورم و پراكنش رسها، كاهش اندازه متوسط خاكدانهها وتحت تأثير قرار داده و آن را مستعد فرسايش ميكند .در نتيجه از دست رفتن ساختمان و افزايش پتانسيلفرسايش خاك به ميزان زيادي تحت تأثير پايداري فرسايش خاك مي گردد، در حاليكه كاتيونهاي دو
ظرفيتي،EC خاك را افزايش داده و سبب فوليكوله شدنرسها و ابقاي پايداري آنها ميگردد( 8،3).
يكي از روشهاي اصلاحي در مديريت مراتع، ايجادقرقهاي كوتاه و بلندمدت ميباشد .Girmay و همكاران ساختمان و پايداري خاكدانههاي آن است (19). ميزانپايداري ساختمان خاك، توانايي خاك براي حفظ آرايشذرات جامد و فضاهاي خالي بين آنها در برابر فشارهايمختلف را تعيين مينمايد (8). در حقيقت پايداري
ساختمان خاك مترادف با پايداري خاكدانههاي خاك در
(2008) نشان دادند ايجاد قرق باعث افزايش پوشش
نظر گرفته ميشود. پايداري خاكدانههاي خاك همچنين
گياهي و حفاظت خاك گرديده و از اثر تخريبي قطرات
به عنوان شاخص كليدي براي ساختمان، كيفيت و
باران بر خاكدانهها ميكاهد ( 17). پژوهش هاي بسياري
سلامت خاك در نظر گرفته ميشود( 18, 29). عوامل
نشان داده كه در اثر چراي دام بهويژه چراي سنگين،
تأثيرگذار بر پايداري خاكدانهها را ميتوان به دو گروه
موجودي كربن آلي خاك كاهش مييابد. افزايش فشار چرا
عوامل دروني يا ويژگيهاي ذاتي خاك (مانند غلظت
علاوه بر كاهش كربن آلي خاك سبب تجزيه لاشبرگ،
يونها، رسانايي الكتريكي، اسيديته، نسبت جذب سديم،
شكستن ساختمان، تراكم و كاهش تنوع زيستي نيز ميزان ماده آلي، آهك، اكسيد آهن و آلومينيوم، نوع ميگردد( 7, 12, 22).
كانيهاي رسي و غيره) و عوامل بيروني (مانند اقليم، مكانو فصل) طبقهبندي نمود (8). بسياري از پژوهشها نقش يكي از روشهاي ارزيابي پايداري ساختمان خاكشاخص ميانگين وزني قطر (MWD) خاكدانه ها است كه
ميانگين حسابي – وزني اندازه خاكدانههاي پايدار را بيانميكند. ميانگين وزني قطر خاكدانه شاخصي است كهوضعيت كلي (عمومي) خاكها را نشان ميدهد كه براياندازهگيري آن بسته به نوع نيروي فرساينده و هدف ازآزمايش، از الك تر يا خشك استفاده ميشود.Zhang و همكاران( 2008) تأثير الگوهاي مختلف كاربري زمين را بر پايداري خاكدانه ها به روش الك تر ارزيابي نموده و بيانكردند كه پايداري متفاوت خاكدانههاي خاك اين زمينها به طور عمده به شدت تخريب توسط انسان و نوع كشتوابسته بود (29). كريمي و همكاران (1386) با بررسيپايداري خاكدانه ها و توان بالقوه فرسايش خاك در دشتلامرد فارس به روش الك تر نتيجه گرفتند كه ميانگينوزني قطر و پايداري خاكدانهها بسيار كم است (5).
ميانگين وزني قطر شديداً كاهش مييابد( 01). Stavi و مواد و روشها
همكاران( 2011) گزارش كردند كه هر چه MWD خاك مراتع منطقه بردآسياب از توابع شهرستان فريدونشهر بالاتر باشد، قابليت نفوذپذيري بيشتر و قابليت در مناطق نيمهاستپي استان اصفهان واقع شده است. اين
Campo و همكاران (2008) در مقايسه پايداري خاكمراتع با پوشش گياهي خوب و ضعيف نتيجه گرفتند كهدر مرتع با پوشش گياهي خوب ميانگين وزني قطر وپايداري بيشتر است در حاليكه در مرتع با پوشش ضعيف،Debasish Saha و همكاران( 2011) به بررسي درصدخاكدانههاي پايدار در آب در مناطق علفزار و مناطقتخريب شده پرداختند. نتايج نشان داد كه بيشترين درصدخاكدانههاي بزرگ( mm 2> و 2-1) در علفزارها وفراواني خاكدانه هاي كوچك( mm 1-5/0، 5/0-25/0 و 25/0<) در مناطق تخريب شده بود (14)، يعني تخريبسبب كاهش درصد خاكدانههاي درشت تر و افزايش درصدخاكدانههاي كوچكتر شده بود.
هرچند قرق كوتاه و بلندمدت به عنوان روش مديريتياصلاحي در مراتع نيمه استپي ايران به خصوص مراتعتخريب يافته استفاده ميشود با اين وجود تأثير آن بروضعيت پايداري خاكدانهها كمتر در مطالعات داخلي موردتوجه قرار گرفته است. هدف از اين مطالعه بررسي رابطهكربن آلي خاك با ميانگين وزني قطر و همچنين مقايسهميانگين وزني قطر و توزيع اندازه خاكدانهها در داخل وخارج قرق و در شدتهاي مختلف چرايي ميباشد.
فرسايشپذيري آن كمتر است. در اين مطالعه، ميزانMWD در خاك زير لكههاي بوته اي در دو منطقه چراشده و چرا نشده تفاوت معني داري را نشان نداد، اما مكان-هاي لگدكوبي شده توسط دام در اين دو منطقه تفاوتمعنيداري نشان دادند [27]. توزيع اندازه خاكدانهها نيز برروي كيفيت فيزيكي و حاصلخيزي خاك تأثيرگذار است.
Stavi و همكاران (2011) بيان كردند كه خاكدانههاي
5-1 ميليمتر به طور مؤثري كيفيت خاك را تحت شرايطقرق و خارج از قرق نشان ميدهد. ايشان در اين تحقيقدرصد توزيع خاكدانههاي پايدار در آب را در دو مرحلهتخريب نشده و تخريب شده گزارش كردند كه درصد
خاكدانههاي 5/0-25/0 ميليمتر تفاوت معنيداري (%α=5) در دو مرحله داشتند بهطوريكه در مرحلهتخريب نشده درصد اين خاكدانه ها كمتر بود. در خاكدانههاي 75/4-2 ميليمتر، مرحله تخريب نشده نسبتبه مرحله ديگر درصد خاكدانههاي بيش تري داشت (27). منطقه داراي اقليم معتدل سرد، ميانگين بارش سالانه449 ميليمتر، ميانگين ارتفاع از سطح دريا 2695 متر وتيپ گياهي غالب -Astragalus adscendens Bromus tomentellus ميباشد. نمونه برداري به روشتصادفي طبق هبندي شده انجام گرفت بدين ترتيب كه ابتداوضعيت مراتع با استفاده از روش چهار فاكتوره تعديل شدهتعيين شد و سپس 3 ترانسكت به طول 30 متر به صورتتصادفي در وضعيتهاي مختلف مرتع شامل مراتع خوب(داخل قرق 25ساله و بدون چرا)، متوسط و ضعيف (كه درخارج از منطقه قرق واقع شده و به ترتيب فشار چراييمتوسط و شديد را در بلند مدت تجربه كرده بودند)، درامتداد شيب مستقر گرديد. نمونههاي خاك (22 نمونه) درامتداد ترانسك تها از خاك سطحي (20-0 سانتيمتر) و از
فضاي زير لكههاي پوشش گياهي و فضاي بين لكهاي پوشش گياهي (خاك لخت) برداشت شد. براي نمونهبرداري خاك از يك بيلچه استفاده شد و نمونههاي
خاك به آرامي در ظروف پلاستيكي قرار گرفتند تاكمترين آسيب به خاكدانهها وارد گردد. نمونههاي خاكبه آزمايشگاه انتقال داده شده و در هواي آزاد خشكشدند. براي اندازهگيري ويژگي هاي فيزيكي و شيمياييخاك، بخشي از نمونههاي خاك كوبيده شده و از الك2 ميليمتري عبور داده شد. ويژگيهاي اندازه گيري شدهخاك و روش اندازهگيري هر يك شامل بافت به روشهيدرومتري، كربنات كلسيم معادل به روش تيتراسيون،كربن آلي به روش والكي-بلاك و از عصاره اشباع خاك،كلسيم و منيزيم محلول به روش كمپلكسومتري، سديممحلول خاك با استفاده از دستگاه فليم فتومتر و رساناييالكتريكي توسط دستگاهEc متر بود. سپس درصد ذراتاوليه خاك (شن، سيلت و رس)، درصد كربن آلي، نسبتجذب سديم (SAR) و كربنات كلسيم معادل محاسبهشدند. كمينه، بيشينه، ميانگين، انحراف معيار (SD) و ضريب تغييرات (CV) برخي از خصوصيات خاك منطقهمورد بررسي در جدول 1 آمده است.
8 ميليمتري عبور داده شد. 50 گرم از خاك الكشده

nMWD=åxiwi
(mm8<) روي يكسري الك (به ترتيب از بالا به پايين1=i
جدول 1: كمينه، بيشينه، ميانگين، انحراف معيار SD)) و ضريب تغييرات CV)) برخي از خصوصيات خاك منطقه بردآسياب
ضريب تغييرات انحراف معيار ميانگين بيشينه كمينه ويژگيهاي خاك
26/93 0/53 1/96 2/86 1/02 كربن آلي%( )
48/57 7/23 14/89 34 6 كربنات كلسيم معادل%( )
4/83 3/93 9/64 16 1 كلسيم و منيزيم (1-meq lit)
21/44 0/45 2/11 3/1 1/56 (meq lit-1 )سديم
29/47 0/27 0/93 1/46 0/6 نسبت جذب سديم 0.5(1-meq lit)
1/48 0/11 7/65 7/92 7/5 اسيديته
15/32 0/16 1/06 1/45 0/68 رسانايي الكتريكي (1-dS.m)
16/96 6/36 37/52 48/7 24/9 شن%( )
14/14 5/14 36/37 46/4 26/1 سيلت%( )
14/46 3/76 26/01 32/1 18/4 رس%( )
براي اندازه گيري پايداري ساختمان خاك از روش الكتر و شيوه مرطوبكردن سريع استفاده شد (20). بدينمنظور ابتدا خاك هوا خشكشده (بدون كوبيدن) از الك
4، 2، 1، 5/0، 25/0 و 05/0 ميليمتر) به طور يكنواختريخته شده و در درون آب تكان داده شد (بالا و پايينبرده شد). ارتفاع آب بر روي الكها طوري تنظيم گرديدكه خاكدانه هاي روي الك بالايي (mm 4) در مدت الككردن هنگاميكه الك ها به بالاترين نقطه ميرسيدند ،اندكي از آب خارج شده و هنگامي كه به پايينترين نقطهميرسيدند اندكي توسط آب پوشيده ميشدند، بنابراين دامنه 3/1 سانتيمتر انتخاب گرديد. زمان مناسب الك-كردن( 10 دقيقه) با 30 نوسان در دقيقه براي تكاندادن الكها در آب استفاده شد. پس از پايان الككردن، الك ها به آرامي از آب خارج شده، خاكدانههاي باقي مانده روي هرالك شسته شده و در آون در دماي 105 درجه سانتي گراد خشك و وزن شدند. سپس خاكدانههاي باقي مانده مربوطبه هر الك خرد شده و شن و سنگريزه آن جدا شد وجرم واقعي خاكدانهها بر روي هر الك محاسبه گرديد. ازشاخصهاي ميانگين وزني قطر( MWD) خاكدانه ها برايارزيابي پايداري ساختمان خاك استفاده شد.
ميانگين وزني قطر( MWD) خاكدانه ها از رابطه زيرمحاسبه گرديد( 02):
(معادله شماره 1).
ابتداي آزمايش پس از كسر ذرات شـن و سـنـگريـزه
در اين معادله xi ميانگين قطر خاكدانههاي باقيمانده بر روي هر الكi (ميانگين قطر سـوراخهـاي الـك بالايي و پاييني)،n تعداد الكها و نسبت وزن خاكـدانـه-هاي روي هر الك به وزن كل خاك به كار برده شـده دركه بر پايداري خاك تأثير ميگذارند، كربن آلي به عـنـوانعامل معنيدار در تحليل رگرسيوني وارد معادله شد. رابطهرگرسيوني ضريب تبيين 3/61 درصد را نشان داد كـه درسطح α=0.01% اين ارتباط معنيدار بود (شكل 1).
54390521399081

ميباشد كه از فرمول زير محاسبه شد:
(معادله شماره 2) (Wi -Wi(s
wi =

n
Wt -åWi(s)
1=iدر اين معادله wi وزن ذرات باقيمانده در دامـنـهi ، wi(s) وزن ذرات شن و سنگريزه در دامنه i و wt وزن آون خشك خاك ميباشد.
سپس اثر ويژگي هاي خاك شامل نسبت جذب سديـم(SAR)، درصد رس، كربنات كلسيم معادل، درصد كـربـنآلي( OC) و رسانايي الكتريكي (EC) بر پايداري ساختمانخاك با استفاده از رگرسيون گام بـه گـام1 و مـقـايسـهميانگين وزني قطر در داخل و خارج قرق و در شـدت هـايچرايي مختلف و توزيع اندازه خاكدانهها در داخل و خـارجقرق و تحت شدتهاي چرايي مختلف به روش تـجـزيـهواريانس يك طرفه و مقايسه ميانگين LSD با استفـاده ازنرمافزار Minitab مورد ارزيابي قرار گرفت. لازم بـه ذكـراست كه شرط استفاده از تجزيه واريانس، همـگـن بـودنواريانس بين گروهها و نرمال بودن دادهها در داخل گروهها ميباشد كه اين مورد و همچنين كفايت مدل رگرسيون از
لحاظ نرمال بودن و همگن بودن واريانس باقـيـمـانـده هـابررسي گرديد.
نتايج و بحث
الف- رابطه پايداري ساختمان خاك با كربن آلي

1. Stepwise regression
پايداري خاكدانه و ساختمان خاك دو عامل مؤثـر بـركنترل قابليت فرسايشپذيري خاك هسـتـنـد. از بـيـنويژگيهاي مختلف خاك (ميزان كربن آلي، نسبت جـذبسديم، رس، كربنات كلسيم معادل و رسانايي الكتـريـكـي)
3.0
2.5
2.0
1.5
1.0
2.5
2.0
1.5
1.0
0.5
OC%
MWD
MWD= 0.33+0.98OC%

R-sq 61.3%

P-value 0.0001

3.0

2.5

2.0

1.5

1.0

2.5

2.0



قیمت: تومان


پاسخ دهید