خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک در تشکیل اراضی بدلند | ||
| پژوهشهای دانش زمین | ||
| مقاله 6، دوره 15، شماره 3 - شماره پیاپی 59، 1403، صفحه 91-105 اصل مقاله (1.57 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/esrj.2021.101282 | ||
| نویسندگان | ||
| حمیدرضا مرادی* 1؛ ولی رضایی1؛ مهدی عرفانیان2 | ||
| 1گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران | ||
| 2گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه مشخصات بارز بدلندها کمبود یا فقدان پوشش گیاهی، شیبهای تند و شبکه زهکشی متراکم است و به عنوان منابع مهم تولید فرسایش و رسوب در دنیا شناخته میشوند. بارشهای شدید باران، پوشش گیاهی پراکنده، نفوذپذیری کم خاک، مواد قابل فرسایش و شیبها و دامنههای نسبتا تند شرایط لازم برای ایجاد رخسارههای بدلند را فراهم میکنند. فرسایش بدلندی تحتتاثیر چندین خصوصیت خاک است که از جمله این عوامل میتوان به عمق خاک سطحی، محتوای کربن آلی خاک، وضعیت مواد آلی، بافت و ساختمان خاک، ظرفیت نگهداری آب در دسترس و خصوصیات انتقال آب که تعیین کننده کیفیت خاک هستند اشاره کرد. میزان تاثیر عوامل مختلف فیزیکی و شیمیایی خاک در شکلگیری و گسترش فرسایش بدلندی از نقطهای به نقطه دیگر فرق میکند. مواد و روشها تحقیق حاضر با هدف شناسایی مهمترین عوامل خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک و عوامل محیطی و عمق خاک در گسترش فرسایش بدلندی در حوزه آبخیز زنوزچای است. در این تحقیق عواملی از قبیل درصد ماسه، سیلت و رس، PH، EC، SAR، ماده آلی، گچ و آهک خاک در طبقات ارتفاعی مختلف و در دوجهت شرقی-غربی و در سه عمق 0-5، 5-30 و 30-60 رخساره فرسایشی بدلند مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی تاثیر خصوصیات خاک در جهات، طبقات ارتفاعی و عمقهای مختلف بر روی تشکیل و توسعه بدلند در منطقه مورد مطالعه طرح سیستماتیک-تصادفی در قالب طرح فاکتوریل با دو فاکتور کاربری اراضی و طبقات ارتفاعی، از طریق آزمون آنالیز واریانس و مقایسه میانگین به روش دانکن صورت گرفت. بررسی نرمال بودن دادهها توسط آزمون نرمالیته کولموگرف- اسمیرنف انجام شد. متغیرهای گچ و SAR که دارای حالت غیر نرمال بودند به ترتیب با استفاده از روشهای جذر و لگاریتمگیری از اعداد به حالت نرمال درآمدند و آزمونهای آماری پارامتریک روی آنها انجام شد. برای تعیین میزان تاثیر عوامل خاکی بر تشکیل رخساره بدلند، آنالیز واریانس و روش دانکن مورد استفاده قرار گرفت. نتایج و بحث نتایج به دست آمده از آزمون t غیر جفتی و Leven برای مقایسه اختلاف میانگینهای برخی از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک اراضی بدلند در مقایسه با اراضی شاهد نشان داد که متغیرهای pH، SAR، گچ، درصد رس، درصد سیلت و ماده آلی در سطح (01/0) معنیدار میباشند. با توجه به بررسی رابطه بین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با شکلگیری رخساره فرسایشی بدلند مشخص شده است که شکلگیری بدلندها رابطه مستقیم با درصد رس، pH، EC، ماده آلی و SAR داشته و رابطه معکوسی با میزان آهک و گچ دارد. نتایج بیانگر این نکته است که با افزایش شوری شرایط برای استقرار گیاهان کاسته میشود که نقش بهسزایی بر روی کاهش سرعت قطرات باران و نفوذ آن در داخل زمین دارند. نتایج نشان داد که عوامل شیمیایی خاک تا حد زیادی تعیین کننده ایجاد فرسایش و تشکیل بدلند هستند. به گونهای که با افزایش میزان pH و EC فرسایش تونلی افزایش یافته و با افزایش میزان آهک و گچ از میزان تشکیل بدلند کاسته میشود. افزایش اجزاء ریزدانه رس سبب افزایش چسبندگی خاک مارنی شده و با افزایش مقاومت در برابر کنش آب، فرسایش سطحی غالب میگردد. افزایش میزان شوری خاک و نسبت جذب سدیم باعث ایجاد ساختمان دانهای ریز در خاک میشود که به محض رسیدن رطوبت به آنها ساختمان خاک متلاشی میشود. مقادیر زیاد سدیم باعث کاهش هدایت آبی خاک از طریق پدیدههای تورم و پراکنده شدن کانیهای رسی میشود. پایداری و مقاومت خاک دانهها با افزایش نسبت جذب سدیم کاهش یافته و در نتیجه فرسایش خاک تشدید میشود. ماده آلی دارای نقش حیاتی بر خصوصیات شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی خاک دارد، تغییر در میزان ماده آلی به دلیل اثرگذاری بر فعالیتهای بیولوژیک، تبادل کاتیونی، اسیدیته و میزان عناصر غذایی یکی از مهمترین شاخصههای کیفیت شیمیایی و بیولوژیک است. بررسیها نشان میدهد که ماده آلی نقش مهمی در تشکیل خاکدانهها داشته و ساختمان خاک را بهبود میبخشد. نتایج به دست آمده از آزمون دانکن نشاندهنده تفاوت میانگینها در طبقات و جهتهای مختلف و در عمقهای (5-0)، (30-5) و پایینتر از 30 سانتیمتری در هر دو منطقه بدلند و شاهد، در سطح معنی داری 05/0 است. همچنین نتایج نشان داد که میانگین درصد رس و ماسه در ارتفاعات مختلف دارای اختلاف معنی دار در سطح 05/0 هستند. نتیجه گیری با توجه به بررسی رابطه بین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با شکلگیری رخساره فرسایشی بدلند بسیاری از پژوهشهای بعمل آمده نشان میدهد که شکلگیری بدلندها رابطه مستقیم با درصد رس، PH، EC، ماده آلی و SAR داشته و رابطه معکوسی با میزان آهک و گچ دارد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک؛ شکلگیری و گسترش بدلند؛ فرسایش؛ زنوزچای | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of physicochemical characteristics of soil in badland areas formation | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hamid Reza Moradi1؛ Vali Rezaei1؛ Mahdi Erfanian2 | ||
| 1Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Nur, Iran | ||
| 2Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Uromia university, Uromia Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction Characteristics of Badlands are the lack of vegetation, steep slopes and dense drainage network which are known as important sources of erosion and sediment production in the world. Heavy rains, scattered vegetation, low soil permeability, erodible materials, and steep slopes and slopes provide the conditions for badland faces. Badland erosion is affected by several soil properties, including surface soil depth, soil organic carbon content, organic matter status, soil texture and structure, available water holding capacity, and water transfer characteristics that determine soil quality. Cited. The extent of the influence of different physical and chemical factors of soil in the formation and spread of pustular erosion varies from point to point. Materials and Methods This study aimed to identify the most important factors of physical and chemical properties of soil and environmental factors and soil depth in the spread of badland erosion in Zanuzchay watershed. In this research, factors such as percentage of sand, silt and clay, PH, EC, SAR, organic matter, gypsum and soil lime in different altitude classes and the east-west direction and in three depths of 0-5, 5-30 and -30 60 Badland erosion faces were investigated. To investigate the effect of soil properties in different directions, altitudes and depths on the formation and development of badland in the study area, a systematic-random plan in the form of a factorial plan with two land use factors and altitudes, through analysis of variance and mean comparison was done by Duncan method. The normality of the data was assessed by the Kolmogorov-Smirnov normality test. Gypsum and SAR variables that had an abnormal state were normalized using root and logarithm of numbers, respectively, and parametric statistical tests were performed on them. Analysis of variance and Duncan's method were used to determine the effect of soil factors on Badland face formation. Results and Discussion The results obtained from unpaired t-test and Leven to compare the mean differences of some physical and chemical properties of Badland soils in comparison with control soils showed that the variables pH, SAR, gypsum, clay percentage, silt percentage, and organic matter they are significant at the level of (0.01). According to the investigation of the relationship between the physical and chemical properties of the soil and the formation of the erosion of badlands, it has been determined that the formation of badlands has a direct relationship with the percentage of clay, pH, EC, organic matter and SAR and has an inverse relationship with the amount of lime and gypsum. The results show that with the increase in salinity, the conditions for the establishment of plants decrease, which plays a significant role in reducing the speed of raindrops and their penetration into the ground. The results showed that the chemical factors of the soil largely determine the erosion and formation of badlands. In such a way that with the increase of pH and EC, the tunnel erosion increases and with the increase of lime and gypsum, the amount of sediment formation decreases. The increase of fine clay particles increases the stickiness of marl soil and with the increase of resistance against water action, surface erosion prevails. The increase in soil salinity and sodium absorption ratio causes the creation of fine granular structures in the soil, which disintegrate as soon as moisture reaches them. High amounts of sodium reduce the water conductivity of the soil through the phenomena of swelling and dispersion of clay minerals. The stability and resistance of grain soil decreases with the increase of sodium absorption ratio and as a result, soil erosion is intensified. Organic matter has a vital role on the chemical, physical and biological properties of soil, the change in the amount of organic matter due to its effect on biological activities, cation exchange, acidity and the amount of nutrients is one of the most important indicators of chemical and biological quality. It shows that organic matter plays an important role in the formation of soil grains and improves soil structure. The results obtained from Duncan's test show the difference between the means in different classes and directions and at depths of (0-5), (5-30), and less than 30 cm in both areas of Badland, and The control is at a significant level of 0.05. The results also showed that the average percentage of clay and sand at different heights have a significant difference at the level of 0.05. Conclusion Considering the relationship between physical and chemical properties of soil with the formation of Badland erosive faces, many studies show that the formation of Badland has a direct relationship with the percentage of clay, pH, EC, organic matter, and SAR and is inversely related with the amount of lime and gypsum. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Physical and chemical properties of soil, Badland formation and expansion, Erosion, Zenouz chai | ||
| مراجع | ||
|
Agassi, M., Shainberg, I. and Morin, J., 1981. Effect of electrolyte concentration and soil solidity on the infiltration rate and crust formation. Soil Sci. Soc. Am. J, v. 45, p. 848-851. Ahmadi, H., 2006. Applied Geomorphology (Vol. 2 Water Erosion), university of Tehran press, 688 p (in Persian). Artieda, O., Herrero, J. and Drohan, P.J., 2006. Refinement of the Differential Water Loss Method for Gypsum Determination in Soils, Soil Science Society of America Journal, v. 70, p. 1932-1935. Asghari Saraskanrouda, S., Zeinalia, B. and Mohammadnejad, V., 2017. Analysis physical and chemical properties of soil and morphometric impacts on gully erosion, Desert, v. 22, 157-166. Battaglia, S., Leoni, L., Rapetti, F. and Spagnolo, M., 2011. Dynamic evolution of badlands in the Roglio basin Tuscany, Italy, Catena, v. 86, p. 14-23. Benito, G., Gutirerrez, M. and Sancho, C., 1991. Erosion pattern in rill and interrail areas in badland zones of the middle Ebro Basin (NE-Spain), soil erosion studies in Spain, p. 41-54. Borselli, L., Cassi, P. and Torri, D., 2008. Prolegomena to sediment and flow connectivity in the landscape: GIS and field numerical assessment. Catena, v. 75, p. 268-277. Campbell, G.S., 1985. Soil Physics with BASIC, Elsevier, Amsterdam. Campbell, I.A. and Honsaker, J.L., 1982. Variability in badlands erosion; problems of scale and threshold identification. In: Thorn, C.E. (Ed.), Space and Time in Geomorphology, p. 59-79. Coughlan, K.J. and Loch, R.J., 1984. The relationship between aggregation and other soil properties in cracking clay soils, Australian Journal of Soil Research, v. 22, p. 59-69. Dong, A., Chesters, G. and Simsiman, G.V., 1983. Soil dispersibility. Soil Science, v. 4, p. 208-212. Ebrahimi, M., 2017. Identifying the occurrence of Gully erosion with emphasis on soil characteristics (case study: Aq Imam watershed). Journal of water and soil resources conservation, 7th year, v. 2, p. 1-12. (in Persian). Emerson, W.W., 1977. Physical properties and structure. In Soil Factors in Crop Production in a Semi-arid Environment, p. 78-104. Faulkner, H., Alexander, R. and Wilson, B.R., 2003. Changes to the dispersive characteristics of soils along an evolutionary slope sequence in the Vera badlands, southeast Spain, implications for site stabilization, v. 50, p. 243-254. Garcia-Oliva, F., Lancho, J.F.G. and Montano, N.M., 2006. Soil carbon and nitrogen dynamics followed by a forest-to-pasture conversion in western Mexico. Agroforestry Systems, v. 66, p. 93-100. Gerits, J., Imeson, A.C., Verstraten, J.M. and Bryan, R.B., 1997. Rill development and badland regolith properties. In: Bryan, R.B. (Ed.), Rill Erosion: Processes and Significance: Catena, Suppl, v. 8, p. 141-160. Gupta, R.K., Bhumbla, D.K. and Abrol, I.P., 1984. Effect of solidity, pH, organic matter and calcium carbonate on the dispersion behavior of soils. Soil Science, v. 4, p. 245-251. ISO 10693, 1994. Soil Quality – Determination of carbonate content - Volumetric method, International Organization for Standardization, Geneva, Switzerland, (available at www.iso.ch) Xia, J., Cai, C., Wei, Y. and Wu, X., 2019. Granite residual soil properties in collapsing gullies of south China: spatial variations and effects on collapsing gully erosion CATENA, v. 174, March 2019, p. 469-477 Kaihura, F.B.S., Kullaya, I.K., Kilasara, M., Aune, J.B., Singh, B.R. and Lal, R., 1999. Soil quality effects of accelerated erosion and management systems in three eco-regions of Tanzania, Soil Tillage Res, v. 53, p. 59-70. Kashi Zonozi, L., Ahmadi, H. and Nazari, A.A., 2012. Comparison of the qualitative intensity map of erosion prepared with the geomorphology model and the Pasiak model (case study: Zenozchai watershed), the first national desert conference (sciences, technologies and sustainable development), Tehran, https://civilica.com/doc/160465. (In Persian). Kemper, W.D. and Koch, E.J., 1966. Aggregate Stability of Soils from Western United States and Canada. USDA Technical Bulletin, p. 1355. Lado, M.A. and Ben-Hur, M., 2004. Organic matter and aggregate-size interactions in saturated hydraulic conductivity, Soil Sci, Society of America J, v. 68, p. 234-242. Lal, T.N., Hinterberger, T., Widman, G., Schr¨oder, M., Hill, N.J., Rosenstiel, W., Elger, C.E., Scholkopf, B. and Birbaumer, N., 2005. Methods towards invasive human brain computer interfaces. In L. K. Saul, Y. Weiss, and L. Bottou, editors, Advances in Neural Information Processing Systems 17 . MIT Press, Cambridge. Morin, J., Benyamini, Y. and Michaeli, A., 1981. The effect of raindrop impact on the dynamics of soil surface crusting and water movement in the profile. Journal of Hydrology, v. 52, p. 321-335. Muneer, M. and Oades, J.M., 1989. The role of Ca–organic interactions in soil aggregate stability, III, Mechanisms and models, Australian Journal of Soil Research, v. 27, p. 411-423. Page, A.L., 1986. Methods of soil analysis, Part 2: Chemical and microbiological properties, Soil Sci. Soc. AM. Madison, Wisconsin, USA. Ramezanpour, H., Esmaeilnejad, L. and Akbarzadeh, A., 2010. Influence of soil physical and mineralogical properties on erosion variations in Marly lands of Southern Gillan Province, Iran International Journal of Physical Sciences, v. 5(4), p. 365-378. Rengasamy, P., Greene, R.S.B., Ford, G.W. and Mehanni, A.H., 1984. Identification of dispersive behavior and the management of red-brown earths, Aust. J. Soil Res, v. 22, p. 413-431. Servati, M.R., 2006. Factors affecting the formation and expansion of gully erosion in Loss, Journal of Research and Sazandegi in Natural Resources, v. 78, p. 20-33. Sherard, J.L., Dunnigan, L.P. and Decker, R.S., 1976. Identification and nature of dispersive soils. J. Geotechnical Engineering Division, ASCE, v. 102, p. 287-301. Shinberg, I. and Letey, J., 2000. Response of soil to sodic and saline conditions, Hilgardia, v. 52, p. 1-57. Smaeilnejad, L., Seyed Mohammadi, M. and Bakhshipor, J., 2012. The effect of physical, chemical and mineralogical characteristics of the soil on the Gully morphology of in marly lands in the south of Gillan province, watershed researches, v. 97, p. 7-16 (In Persian). | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 22,559 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 609 |
||