تحقیق مقاله فرسایش خاک

فرسایش خاک

« مقدمه »

     تفاوت زراعی و تنوع نتیکی از دیر باز به عنوان ارکان سیستمهای تولید کشاورزی سنّتی و موفق به شمار می آمده اند. در نیمه اول قرن بیستم، تفاوت زراعی مورد توجه بسیار قرار داشت و تا چند دهه پیش نیز پژوهشهای مربوط به تناوب همچنان ادامه داشت با پایان گرفتن جنگ جهانی دوم، کودها ازته نسبتاً ارزان قیمت به بازار معرفی شدند و بدین ترتیب جاذبه ای اقتصادی موجب جای گزینی کودها با تناوب زراعی گردید و تحقیقات و ترویج نیز بر همین مبنا متمرکز شدند. این امر تا بدین جا پیش رفت که امروزه بسیاری از زراعین، حاصلخیزی خاک را با میزان مصرف کود برابر می دانند.

     قبل از معرفی کودهای شیمیایی، استفاده از بقولات در تناوب برای بهبود حاصلخیزی خاک به عنوان یک شیوه مهم و رایج مدیریتی به شمار می آمد. به منظور افزایش ازت و در نتیجه

فرسایش خاک و دامنه گسترش آن

     یکی از مشکلاتی که بشر از آغاز زراعت بر روی زمین با آن مواجه بوده، فرسایش سریع خاکها توسط باد و آب است. هر چند امروزه با این مسأله نسبت به روزهای وقوع طوفانهای شن در امریکا که در سالهای 1930 اتفاق افتاد کمتر احساسی برخورد می شود ولی باز هم از اهمیت آن کاسته نشده است. فرسایش خاک هنوز هم در امریکا و بسیاری از مناطق حاره ای و نیمه خشک دنیا از معضلات به شمار می رود و در کشورهایی که آب و هوای معتدل دارند از جمله انگلستان، بلژیک، و آلمان به عنوان یکی از مسائل خطرناک تلقی می شود. این مشکل در ایران که بخش وسیع آن را کویرها در بر گرفته و خاک از پوشش مناسبی برخوردار نیست بسیار بارز و چشمگیر است.

     جلوگیری از فرسایش خاک که در واقع معنی آن کاهش میزان تلفات خاک است، به حدی که سرعت فرسایش تقریباً برابر سرعت طبیعی تلفات خاک گردد، بستگی به انتخاب استراتژیهای مناسب در حفاظت خاک دارد. این امر مستلزم شناخت تمامی فرایندهای فرسایش است. عواملی که بر میزان فرسایش مؤثرند عبارتند از: بارندگی، رواناب، باد، خاک، شیب، پوشش گیاهی، وجود یا عدم وجود تمهیدات حفاظتی و چندین عامل دیگر.

فرآیندها و مکانیسمهای فرسایش

     فرسایش خاک شامل دو مرحله است: یکی جدا شدن ذرات از توده خاک و دیگری انتقال مواد توسط یک عامل فرسایشی مانند جریان آب یا باد. هنگامی که انرژی برای انتقال مواد کافی نباشد مرحله سومی بنام ته نشینی نیز ظاهر می شود.

     تصادم قطرات باران با زمین مهمترین عامل جدا کننده ذرات خاک است. در اثر برخورد قطرات باران با یک خاک لخت ذرات خاک از جا کنده و تا شعاع چند سانتی متری در هوا پراکنده می شوند. برخورد مداوم قطرات شدید باران به سطح زمین موجب تضعیف خاکدانه ها می گردد. علاوه بر این، فرایندهای هوازدگی، چه به صورت مکانیکی از راه خشک و مرطوب شدن متناوب یا گرم و سرد شدن و یا یخ زدگی و چه به صورت بیوشیمیایی، موجب تخریب خاک می شود. خاک از یک طرف با عملیات شخم زیرورو و از طرف دیگر توسط انسان و دام فشرده می شود. جریان آب نیز یکی از عوامل جدا کننده ذرات خاک است. کلیه این عوامل باعث شل شدن ذرات خاک می شوند به نحوی که به آسانی توسط عوامل انتقال دهنده به حرکت در می آیند.

     عوامل انتقال دهنده خود به دو دسته تقسیم می شوند: یکی عواملی که قبلاً عمل نموده و باعث جدا شدن لایه های یکنواخت ذرات خاک شده اند و دیگری عواملی که نقش خود را در آبراهه ها متمرکز می سازند. از عوامل گروه اول می توان تصادم قطرات باران و یا باد و رواناب سطحی را نام برد. منظور از رواناب لایه بسیار نازک جریان آب در سطح زمین است. عامل دوم جریان آب در آبراهه هاست. آبراهه ها ممکن است شیارهای کوچکی باشند که در اثر هوازدگی یا شخم به وجود آمده اند یا جویهای بزرگ دائمی تر مانند خندقها و رودخانه ها. به این عوامل، که به صورت خارجی عمل نموده و در واقع مواد را از نقطه ای برداشت و در سطح زمین جابجا می کند، باید حرکات توده ای خاک از قبیل جریانهای خاک، زمین لغزه ها و خزشها را نیز اضافه نمود. در فرایندهای مذکور آب در داخل خاک اثر کرده و باعث کم شدن مقاومت آن می گردد. به همین دلیل آن را فرسایش داخلی می نامند.

شدت فرسایش به مقدار موادی که از جا کنده می شود و توان عامل فرسایشی در انتقال این مواد بستگی دارد. اگر توان عوامل انتقال دهنده بیش از مقدار ماده ای باشد که از جا کنده می شود در این صورت فرسایش از نظر جدا کردن ذرات در محدودیت خواهد بود و اگر مقدار مواد جدا شده از بستر بیش از مقداری باشد که انتقال داده می شود در این صورت فرسایش از لحاظ انتقال دارای محدودیت خواهد بود.

     تشخیص این که کدام یک از این عوامل (جدا شدن یا انتقال) محدود کننده است بسیار حائز اهمیت است زیرا موفقیت یا شکست برنامه های حفاظت خاک متکی بر عملیاتی است که در آن باید یکی از این فاکتورها اصلاح شود.

اثرات فرسایش در کاهش حاصلخیزی خاک

اصول حفاظت خاک

     طبق تخمین متخصصان سازمان خواروبار جهانی بیش از 40 درصد اراضی زیر کشت کشورهای خاور میانه تحت تأثیر عوامل فرسایش آبی و بادی می باشند.

     تخریب خاک از دو نظر قابل اهمیت است تخریب از نظر کمی و تخریب از نظر کیفی. تخریب کمی همان کاهش ضخامت خاک و از بین رفتن مواد می باشد. تخریب کیفی عبارت است از شور شدن، کاهش تدریجی حاصلخیزی مدفون شدن خاک توسط شنهای روان و غیره است.

     واحدها و معیارهای تخریب خاک را می توان بر حسب مشخصات زیر تعیین نمود.

نوع تخریب               واحدهای اندازه گیری

فرسایش آبی             از بین رفتن خاک بر حسب تن در هکتار

فرسایش بادی           از بین رفتن خاک بر حسب تن در هکتار

شور شدن                افزایش شوری بر حسب میلی موس در سانتیمتر و در سال

قلیائی شدن             افزایش قلیائیت بر حسب درجه اشباع سدیم تبادلی در سال

اسیدی شدن            کاهش درجه اشباعی بازها در سال

مسمومیت               افزایش مواد معدنی سمی بر حسب PPm. در سال

تخریب فیزیکی         افزایش وزن مخصوص ظاهری بر حسب گرم در سانتیمتر مربع

     پس متوجه می گردیم که تخریب خاک مسئله کوچکی نیست و در حقیقت حاصلخیزی خاک فقط مسئله کود شیمیایی و آلی نیست بلکه به هزار و یک عامل بستگی دارد.

     خاکها را می توان از چند نظر یا از چند بعد مورد مطالعه قرار داد. طبقه بندی خاک یا رده بندی خاکها برای حفاظت خاک در حقیقت بیشتر از نظر کاربردی قابل اهمیت است.

     خاکها را از نظر تخریب می توان مثلاً به چها مورد مطالعه قرار داد:

     تخریب فرسایشی تخریب شیمیائی تخریب فیزیکی تخریب بیولوژیکی

تخریب فرسایشی

    تن در هکتار                          ضخامت از بین رفتن

و در سال                                خاک در سال

I- بدون تخریب یا       کمتر از 10<                           کمتر از 6ر. میلیمتر mm

    خیلی ناچیز

II- کم                     10 تا 50                                  6ر. تا 6ر3        «

III- قوی                  50 تا 200                                 3ر3 تا 3ر13    «

IV- خیلی قوی            200>                                     13 >            «

تخریب شوری برای تخریب شوری و قلیائی طبقه بندی زیر را پیشنهاد نموده اند

                          افزایش شوری بر حسب میلی موس                   قلیائیت بر حسبدرصد

                                  در سانتیمتر و در سال                               E.S.P در سال

بدون شوری یا کم             

خیلی کم                                 3-2                                                 2-1

قوی                                        5-3                                                3-2

خیلی قوی                                5>                                                    3<

تخریب فیزیکی تخریب فیزیکی بیشتر شامل افزایش وزن مخصوص ظاهری خاک و کاهش نفوذپذیری می گردد.

افزایش وزن مخصوص ظاهری خاک (درصد تغییرات بر حسب گرم در سانتیمتر مکعب)

                               g/cm3             g/cm3               g/cm3               g/cm3

حدود یا سطح اولیه         0ر1 در سال              25ر1-1             4ر1-25ر1         6ر1-4ر1

خیلی ناچیز یا سبک               5                     %5ر2                   %5ر1                +%1

متوسط                           10-5                   5-5ر2                5ر2-5ر1             2-1

قوی                              15-10                  5ر7-5                 5-5ر2               3-2

خیلی قوی                         %15                    5ر7                       5                     3

     مواد آلی و شیمیایی خاک نیز در این رابطه دارای اهمیت می باشند. زیرا این مواد بر پایداری خاکدانه ها مؤثرند. مثلاً خاکهایی که کربن آلی در آنها از 2 درصد معادل 5/3 درصد مواد آلی کمتر باشد جزء خاکهاب قابل فرسایش به حساب می آیند. در اغلب خاکها مقدار مواد آلی کمتر از 15 درصد و در خاکهای لوم شنی کمتر از 2 درصد است. ورنی، وان وین، پال ثابت کرده اند که با افزایش مواد آلی در خاک در محدوده صفر تا 10 درصد قابلیت فرسایش بطور خطی کاهش می یابد. البته این رابطه را نمی توان برای بیش از 10 درصد صادق دانست زیرا برخی خاکها مانند پیت که محتوی مقدار زیادی مواد آلی هستند در مقابل باد و آب سریعاً فرسایش پذیرند. هم چنین برخی خاکها که مقدار مواد آلی آنها کم است بسیار محکم شده و لذا در شرایط خشک نسبت به فرسایش مقاومت زیادی نشان می دهند.

     کوششهای زیادی به عمل آمده است تا بر اساس خصوصیتهای خاک که در آزمایشگاه یا صحرا اندازه گیری می شود و یا عکس العمل خاک در قبال بارندگی و باد شاخص ساده ای را برای قابلیت فرسایش به دست آورد.

                            کلاسهای قابلیت اراضی (سیستم امریکایی)

کلاس                 خصوصیتها و توصیه برای بهره برداری از زمینها

I            خاکهای عمیق، حاصلخیز، قابل کار، و زمینهای نسبتاً مسطح، مواجه با خطر

              فرسایش روی زمینی نیستند، پس از کاشت با خطری مواجه نمی شوند، استفاده از     

             کود و آهک و تناوب برای حفظ حاصلخیزی و ساختمان خاک لازم است.

II           شیب ملایم و خاکهای حاصلخیز، عمق متوسط، تا اندازه ای تحت تأثیر جریان روی

             زمینی می باشد، ممکن است به زه کش نیاز داشته باشند، پس از کشت مواجه شدن

             با خطرات مختلف در آن متوسط است، باید تناوب زراعی و سیستمهای کنترل آب و

             اقدامات موضعی کنترل فرسایش در آنها به عمل آید.

III             شیب نسبتاً زیاد، حاصلخیزی متوسط، با خطر فرسایش شدیدتر مواجه هستند،

        گیاهان پس از کاشت با خطرات مختلف روبرو می شوند بهتر است بجای گیاهان

       ردیفی زیر کشت گیاهان علوفه ای قرار گیرند.

IV          خاکهای خوب روی شیبهای تند، خطر فرسایش شدید، اگر مراقبت به عمل آید

               مورد استفاده زراعت هم می تواند قرار گیرد، بهتر است به عنوان مرتع استفاده شود

               ولی هر 5 تا 6 سال یکبار غلات هم می توان کشت کرد.

V           خاک ممکن است بسیار مرطوب و یا برای کشاورزی سنگلاخی باشد، ولی شیب این

              اراضی نسبتاً کم است. خطر فرسایش در آنها اندک می باشد. از این زمینها بایستی به

              عنوان مرتع و جنگل استفاده شود. در هنگام چرا باید پوشش گیاهی از نظر فرسایش

              تحت کنترل قرار گیرد.

VI         خاکهای کم عمق روی شیبهای تند، مورد استفاده مرتع یا جنگلکاری، چرای دام باید

              با کنترل صورت گیرد، اگر پوشش گیاهی از بین رفت تا استقرار مجدد آن از چرا

              جلوگیری شود.

VII        زمینهای پرشیب، ناهموار، فرسایش پذیر، هم چنین مشتمل بر زمینهای باتلاقی. حتی

              اگر برای مرتع استفاده شود خطراتی در بر خواهد داشت، محدودیت چرای دام.

VIII       زمینهای بسیار ناهموار، حتی برای چرای دام نا مناسب است. بهتر است برای استفاده

               حیات وحش اختصاص داده شود.

کلاس I تا IV مناسب برای کشاورزی

کلاس V تا VIII نامناسب برای کشاورزی