تعیین نوع رابطه بین شروع آستانه همزمان رواناب و فرسایش با خصوصیات شیمیایی خاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشی بخش تحقیقات حافظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات، آموزش کشاورزی و منابع طبیعی کرمان، سازمان تحقیقات،

2 دانشیار دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی دانشگاه تربیت مدرّس، مازندران، نور.

10.22034/gmpj.2021.279437.1263

چکیده

در این تحقیق تعیین رابطه بین شروع همزمان آستانه رواناب و فرسایش و خصوصیات شیمیایی خاک در کاربری‌های مختلف سازند گچساران به کمک رگرسیون تک متغیره انجام گرفت. سپس نمونه‌برداری شروع همزمان رواناب و فرسایش در 6 نقطه و با 3 تکرار و در شدت‌های مختلف بارش 75/0، 1 و 25/1 میلی‌متر در دقیقه در سه کاربری مرتع، منطقه مسکونی و اراضی کشاورزی به کمک دستگاه شبیه ساز باران انجام شد و به همین تعداد نمونه-برداری شروع همزمان آستانه رواناب و فرسایش، نمونه‌برداری از خصوصیات شیمیایی خاک مانند ماده آلی، شوری خاک، اسیدیته خاک و کربنات کلسیم انجام گرفت. به منظور انجام تحلیل‌های آماری از نرم افزار SPSS و EXCEL استفاده گردید. نتایج نشان داد در مجموع در سازند گچساران و در هر سه کاربری مرتع، کشاورزی و مسکونی و در هر سه شدت 75/0، 1 و 25/1 میلی متر در دقیقه، ماده آلی خاک در سه مورد رابطه منفی و در شش مورد رابطه مثبت با شروع همزمان آستانه رواناب و فرسایش از خود نشان داد و شوری خاک نیز در نه مورد رابطه منفی از خود نشان داد و اسیدیته خاک نیز در هفت مورد رابطه منفی و در دو مورد رابطه مثبت از خود نشان داد و کربنات کلسیم خاک نیز در شش مورد رابطه منفی و در سه مورد رابطه مثبت با شروع همزمان آستانه رواناب و فرسایش از خود نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determining the type of relationship between the erosion and runoff simultaneous threshold with soil chemical properties

نویسندگان [English]

  • Hamzeh saeediyan 1
  • hamid reza moradi 2
1 Corresponding Author and Assistant Professor, Department of Soil Conservation and Watershed Management Research, Kerman Agricultural and Natural Resource Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization,
2 2Associate professor, Department of watershed management engineering, college of natural resource, Tarbiat modares university, Noor, Iran.
چکیده [English]

Extended Abstract
1. Introduction
Knowledge of the erosion and runoff simultaneous threshold and knowledge of the factors affecting it is essential to provide a management solution to delay the occurrence and reduce the amount of runoff. By focusing and converting water repelling to annual floods, in addition to life and financial damages to industrial, urban and rural centers, it causes washing and transferring fertile soil. Therefore, estimation of erosion and runoff threshold leads to optimal use and management of atmospheric precipitation. By determining the erosion and runoff threshold by rain simulator, it is possible to estimate the amount of precipitation that causes runoff in different conditions with higher speed and accuracy and lower cost. One of the most eridibility of Iran is the Gahsaran formation. Gahsaran formation has a thickness of about 1600 meters. A viewpoint of lithology is consisting of salt, anhydrite, colorful lime, and some shale. Gahsaran formation age is lower Miocene.

2. Methodology
In this study, in order to determine the relationship between the erosion and runoff simultaneous threshold and soil chemical properties in different land uses of Gachsaran Formation deposits, a part of the 1202-hectare Kuhe Gach watershed of Izeh city was selected. In this study in other to determine the relationship between erosion and runoff simultaneous threshold and soil chemical properties in different land uses of Gachsaran Formation was performed using univariate regression. Then, sampling of erosion and runoff simultaneous threshold at 6 points with 3 replicates and at different rainfall intensities of 0.75, 1 and 1.25 mm/min in three land uses of the range, residential area and agricultural lands with the help of the rain simulator was done. In addition, the same number of runoff and erosion threshold sampling was performed sampling of soil chemical properties such as organic matter, soil salinity, soil acidity and carbonate calcium. SPSS and EXCEL software were used for statistical analysis. In this study, Kamphorst rainfall simulator was used. This rainfall simulator to plot size of 625 cm2 designed, it is portable. This rainfall simulator to determine the characteristics of soil, erosion, water infiltration used and it is suitable for soil research.

3. Results and discussion
The results showed that in total in Gachsaran Formation and in all three rangeland, agricultural and residential land uses and in all three intensities of 0.75, 1 and 1.25 mm/min, soil organic matter in three cases had a negative relationship and in six cases had the relationship Positive with the erosion and runoff threshold. Soil salinity showed a negative relationship in nine cases and soil acidity had a negative relationship in seven cases and a positive relationship in two cases, and soil carbonate calcium had a negative relationship in six cases and a positive relationship in three cases with erosion and runoff threshold.

4. Conclusion
by determining the exact relationships between erosion and runoff threshold and soil chemical properties, it was tried to express the importance of determining erosion and runoff threshold in comprehensive management of watersheds and to lead further researches on of erosion and runoff simultaneous threshold in preventing severe erosion and devastating floods.This research also showed that by examining the exact details of the relationship between water and soil, better planning can be done for water and soil resources of the country.

Extended Abstract
1. Introduction
Knowledge of the erosion and runoff simultaneous threshold and knowledge of the factors affecting it is essential to provide a management solution to delay the occurrence and reduce the amount of runoff. By focusing and converting water repelling to annual floods, in addition to life and financial damages to industrial, urban and rural centers, it causes washing and transferring fertile soil. Therefore, estimation of erosion and runoff threshold leads to optimal use and management of atmospheric precipitation. By determining the erosion and runoff threshold by rain simulator, it is possible to estimate the amount of precipitation that causes runoff in different conditions with higher speed and accuracy and lower cost. One of the most eridibility of Iran is the Gahsaran formation. Gahsaran formation has a thickness of about 1600 meters. A viewpoint of lithology is consisting of salt, anhydrite, colorful lime, and some shale. Gahsaran formation age is lower Miocene.

2. Methodology
In this study, in order to determine the relationship between the erosion and runoff simultaneous threshold and soil chemical properties in different land uses of Gachsaran Formation deposits, a part of the 1202-hectare Kuhe Gach watershed of Izeh city was selected. In this study in other to determine the relationship between erosion and runoff simultaneous threshold and soil chemical properties in different land uses of Gachsaran Formation was performed using univariate regression. Then, sampling of erosion and runoff simultaneous threshold at 6 points with 3 replicates and at different rainfall intensities of 0.75, 1 and 1.25 mm/min in three land uses of the range, residential area and agricultural lands with the help of the rain simulator was done. In addition, the same number of runoff and erosion threshold sampling was performed sampling of soil chemical properties such as organic matter, soil salinity, soil acidity and carbonate calcium. SPSS and EXCEL software were used for statistical analysis. In this study, Kamphorst rainfall simulator was used. This rainfall simulator to plot size of 625 cm2 designed, it is portable. This rainfall simulator to determine the characteristics of soil, erosion, water infiltration used and it is suitable for soil research.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Erosion and runoff threshold
  • Soil
  • Carbonate calcium
  • Kuhe Gach
  • ابراهیمی، ن، اسالمی، ع، و شریفی، فرود.، 1394. مدل برآورد آستانه شروع رواناب با استفاده از شبیه ساز باران در کرت های صحرایی، مهندسی و مدیریت آبخیز، جلد 7، شماره 2، ص 211-222.
  • احمدی ایلخچی، ع. حاج عباسی، م. ح، و جلالیان، ا.، 1381. اثر تغییر کاربری زمین­های مرتعی به دیم­کاری بر تولید رواناب، هدررفت و کیفیت خاک در منطقه دوراهان، چهارمحال و بختیاری، علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، دوره 6، شماره 4، ص 103-114.
  • احمدی، ح.، 1386. ژئومرفولوژی کاربردی، جلد 1 (فرسایش آبی)، چاپ پنجم، تهران، انتشارات دانشگاه تهران، 714 ص.
  • پر همت، ر.، پرهمت، ج.، ناصری، ح. ر.، 1391. بررسی آستانه رواناب در زمین هاى کارستی (مطالعه موردی: حوضه کارستی دلیبجک سپیدار)، علوم و مهندسی آبخیزدارى ایران، دوره 6، شماره 19، ص 49-58.
  • پیروان، ح، ر، اسدی، ت.، 1384. مروری بر نقش عوامل فیزیکوشیمیایی موثر بر اشکال فرسایش در پهنه های مارنی، نهمین کنگره علوم خاک ایران، کرج، ص 560-562.
  • حاج عباسی، م،ع، بسالت پور، ع، ا، مللی، ا. ر.، 1386. اثر تبدیل مراتع به اراضی کشاورزی بر برخی ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک های جنوب و جنوب غربی اصفهان، علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، دوره 11، شماره 42، ص 525-534.
  • خالدی درویشان، ع. و.، صادقی، س.ح.ر.، همایی،م.، عرب خدری، م.، 1393. تأثیرپذیری زمان شروع و ضریب رواناب از شدت بارندگی و رطوبت پیشین خاک در پلاتهای آزمایشگاهی، پژوهش آب ایران، دوره 8، شماره 15، ص 8 41-49.
  • رضایی، خ.، ۱۳۹۵. تأثیر خواص فیزیکوشیمیایی مارن ها بر میزان فرسایش پذیری آنها با استفاده از شبیه ساز باران در منطقه نوبران ساوه، مجله پژوهش­های ژئومورفولوژیکی کمی، سال 5، شماره 3، صفحه 52-66.
  • رئیسیان، ر.، 1384. بررسی میزان فرسایش و رسوب در حوزه گرگک با استفاده از باران­ساز، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، 156 ص.
  • سعیدیان، ح، مرادی، ح،م، فیض نیا، س، بهرامی فر، ن.، 1393. نقش جهت های اصلی دامنه بر روی برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک (مطالعه موردی: سازندهای آغاجاری و گچساران حوزه های آبخیز مرغا و کوه گچ شهرستان ایذه)، پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، سال پنجم، شماره 9، ص 64-77.
  • شریفی، ف.، صفاپور، ش.، ایوبزاده، س. ع.  و وکیل پور، ج.، 1383. بررسی عوامل مؤثر در تعیین آستانه شروع رواناب در مناطق خشک و نیمه خشک کشور به کمک استفاده از شبیه سازی باران و داده های بارش-رواناب، منابع طبیعی ایران، دوره 5، شماره 1، ص 33-45.
  • فتحی زاده، ح، کریمی، ح، توکلی، م.، 1395. نقش حساسیت فرسایش سازندهای زمین شناسی در فرسایش و تولید رسوب (مطالعه موردی: زیر حوزه های رودخانه دویرج در استان ایلام)، پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، بهار و تابستان، دوره 7، شماره 13، ، ص 193-208.
  • Agassi, M., I. Shainberg and J. Morin. 1990. Slope, Aspect and Phosphogypsum Effect on Runoff and Erosion. Soil Science Society of America Journal, 54: 1102-1106.
  • Babur, E, Süha Uslu, Ömer, Leonardo Battaglia, Martín, Diatta, Andre, Fahad, Shah, Datta, Rahul, Zafar-ul-Hye, Muhammad, Sabir Hussain, Ghulam, Danish, S., 2021. Studying soil erosion by evaluating changes in physico-chemical properties of soils under different land-use types, Agricultural Sciences, Volume 20, Issue 3, April 2021, Pages 190-197.
  • Battany, M.C. and M.E. Grismer. 2000. Rainfall Runoff and Erosion in Napa Valley Vineyards: Effects of Slope, Cover and Surface Roughness. Hydrological Processes, 14: 1289-1304.
  • Buttle M., Dillon P. J., Eerkes G. R., 2004. Hydrologic Coupling of Slopes, Riparian Zones and Streams: an Example frome the Canadian Shield, Journal of Hydrology, 287: 161-177.
  • Jordan, A., and Martinez-Zavala, L., 2008. Soil Loss and Runoff Rates on Unpaved Forest Roads in Southern Spain after Simulated Rainfall, Journal of Forest Ecology and Management 255:913-919.
  • kamphorst, A., 1987. A small rainfall simulator for the determination of soil erodibility, Netherlands Journal of Agricultural Science 35: 407-415.
  • Miller, R.W., and Gardiner, D.T. 1998. Soils in our environment. Eighth edition، prentice-hall Inc.، United States of America, Pp: 75-81.
  • Morady, H. R., and Saidian, H., 2010. Comparing the Most Important Factors in the Erosion and Sediment Production in Different Land Uses, Journal of Environmental Science and Engineering, 4: No. 11: 1-11.
  • Richson R. J., 1995: Experiment Techniques for Erosion Studies: Rainfall Simulation, Institute of Water and Environment, Cranfield University at Silsoe, Bedford Shire, UK, 49 Pp.
  • Schindler Wildhaber, Y., Banninger, D., Burri, K., and Alewell, CH., 2011: Evaluation and Application of a Portable Rainfall Simulator on Subalpine Grassland, Catena, 56-62.
  • Siegrist, S., Schaub, D., Pfiffner, L., and Mader, P. 1998. Does organic agriculture reduce soil erodibility? The results of a long-term field study on loess in Switzerland. Agriculture, Ecosystems and Environment, 69: 253-264.
  • Sofia, G, Ragazzi, F, Giandon, P, Fontana, G, Tarolli, P., 2019. On the linkage between runoff generation, land drainage, soil properties, and temporal patterns of precipitation in agricultural floodplains, Advances in Water Resources, Volume 124, February 2019, Pages 120-138.
  • Zhai, H. J., Hub, B., Luoa, X. Y., Qiua, L., Tangb, W. J. and Jiangb, M., 2016. Spatial and temporal changes in runoff and sediment loads of the Lancang River over the last 50 years, Agricultural Water Management, 174:74-81.