ارزیابی کارآیی عملیات مکانیکی و بیولوژیکی بر فرسایش بادی در ایستگاه راه آهن تل حمید طبس

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسیارشد گروه علوم خاک، دانشگاه فردوسی مشهد،

2 دانشیار گروه علوم خاک، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

مقدمه: فرسایش بادی از عمده معضلات در بسیاری از نقاط جهان به ویژه مناطق خشک و نیمه خشک محسوب می‌شود و همچنین از عوامل مهم در تخریب و از بین رفتن خاک‌ها به شمار می‌رود. دو استراتژی کلی برای مقابله با فرسایش بادی وجود دارد. استراتژی اول افزایش مقاومت بستر دارای فرسایش در مقابل عوامل فرساینده و استراتژی دوم کاهش قدرت عوامل فرساینده است. کشت نهال راهکار موثرتری برای کاهش سرعت باد، مقابله با فرسایش بادی و تثبیت شنهای روان است. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی تاثیر عملیات مدیریتی مکانیکی و بیولوژیکی بر مقدار رسوبات بادی در منطقه تل حمید طبس بود.
مواد ور روشها: به منظور تعیین نقش هر یک از عملیات مدیریتی بر میزان فرسایش بادی و کنترل آن، تله‌های رسوب‌گیر در فواصل مختلف بین عاملهای حفاظتی در سه طبقه ارتفاعی نیم، یک و یک و نیم متری سطح زمین نصب شد. تیمارهای حفاظتی شامل T1 (4 ردیف تاغ و سه ردیف گیاه بومی سبط)، T2 (حفرخندق و خاکریز)، T3 (یک ردیف گیاه بوته‌ای ترات، سه ردیف تاغ و گیاه بومی سبط) و T4 (خاکریز و تراورس کوبی) بودند. سپس متناظر با هر رسوب‌گیر ، یک رسوب‌گیر شاهد در مکانی که فاقد اقدامات حفاظتی بود نصب شد. عملیات حفاظتی به مدت سه سال در منطقه اجرا شده بود. پس از این مدت تله‌های رسوب‌گیر در آذر 1394 نصب شدند و با استناد به اطلاعات به روز هواشناسی، مقدار رسوبات پس از هر طوفان (معمولا دو نوبت در هر ماه)، از دی ماه 1394 تا (فصول زمستان و بهار) جمع‌آوری و وزن شدند.
نتایج و بحث: نتایج نشان داد که عامل‌های حفاظتی انجام شده در منطقه در کاهش میزان رسوب موثر بودند و تاثیر تیمارهای T1 و T2 در کاهش مقدرا فرسایش بادی به طور قابل توجهی بیشتر از سایر تیمارها بود. بیشترین کاهش در ارتفاع 5/0 متری دیده شد، بنابراین می توان نتیجه گرفت عملیات مکانیکی و بیولوژیکی می‌تواند به طور قابل توجهی سبب جلوگیری از حرکت غلطشی ذرات شن شود. مقدار رسوبات بادی در فصل بهار (به خاطر رطوبت کمتر و وزش باد شدید) بیشتر از فصل زمستان بود. همچنین بیشترین مقدار رسوبات بادی در ماه‌های اردیبهشت و خرداد و بالعکس کمترین مقدرا در دی ماه مشاهده شد. علاوه بر این در بین عملیات حفاظتی در هر دوفصل یهار وز مستان، کمترین رسوبات مربوط به تیمار عملیت مکانیکی (خاکریز و ایجاد کانال) و بیشترین مقدار نیز متعلق به تیمار عملیات بیولوژیکی (چهار ردیف تاغ و گیاه بومی سبط) بود. زیرا تیمارهای T4 و T3 به عنوان اولین مانع در مقابل باد قرار داشتند و در پشت آنها تیمار T2 قرار داشت که به مسیزان قابل توجهی سرعت باد را کاهش می‌داد و درنتیجه در هنگام برخورد با تیمار T2 سرعت و انرژی کمی داشت. در نتیجه این امر، مقدار رسوبات در تیمار T2 کمترین مقدرا بود.
نتیجه‌گیری: به طور کلی عملیات مکانیکی و بیولوژیکی مقدرا رسوبات بادی را نسبت به شاهد به میزان قابل توجهی کاهش دادند. بر خلاف دیدگاه عمومی که عملیات مدیریت بیولوژیکی می‌توانند فرسایش بادی را کاهش دهند به علت شرایط نامناسب رشد نهال-های تاغ و گیاهان به علت دوره‌های خشکی و کمبود آب، کارآیی آنها در کاهش سرعت و انرژی باد به ویژه در تیمارهای T1 و T3 بیشتر از عملیات مکانیکی (تیمار T2) نبود. به نظر می‌رسد نهال‌های تاغ در مدت سه سال به اندازه کافی رشد نکرده و اگر برای مدت طولانی‌تری به رشد خود ادامه دهند ممکن است سبب کاهش قابل توجه فرسایش بادی شوند. بر اساس نتایج این پژوهش، کاربرد همزمان عملیات مکانیکی و بیولوژیکی برای کنترل فرسایش بادی در مناطق خشک مثل طبس ضروی است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evalution the efficiency of mechanical and biological management practices on wind erosion in inTal Hamid rail way Station of Tabas

نویسندگان [English]

  • Mahsa Memarzadeh 1
  • Hojat Emami 2
  • Alireza Karimi 2
1 Soil Science Dept., Faculty of Agriculture, Ferdowsi university of Mashhad. Iran
2
چکیده [English]

Introduction: Wind erosion is a serious problem in many parts of the world, especially in arid and semi-arid regions and it is an important factor in soil degradation and loss. In most area, conservation operations against the wind erosion are appropriate practices.There are two main strategies to combat wind erosion. These first strategy is to increase the strength of erodible bed against erosive factorsand second one is to reduce the force of erosive factors. Seedling is the more effective solution to reduce speed of wind, to combat wind erosion and to stabilize the drifting sands. Therefore, the objective of this research was to study the effect of mechanical and biological management practices on the amount of wind sediment in Tal-Hamid area, which is located in Tabas (Khorasan Razavi province, Iran).
Materials and methods: In order to determine the role of each management practices on wind erosion and its control, sediment traps were established at different distance between conservational practices at 0.5, 1 and 1.5 meters from the surface of the earth. Conservational treatments included T1 (4 rows seedlings of Haloxylon persicum and 3 rows native plant of Stipagrostis) T2 (fence and sand channel), T3 (one row of Hammada Salicornica, 3 rows seedlings of Haloxylon persicum, and one row Stipagrostis), and T4 (moat and Railroad tie). Also, a control sediment trap was regarded in adjacent area without any conservational practices. The management practices had been performed for 3 years. After then sediment traps were established in December 2015, and according to wheatear information, after each wind storm (two times in each month) the trapped sediments were collected and weighted in established sediment traps for each treatments from January to June 2016 (spring and winter seasons).
Results and discussion: The results showed that all conservational practices were effective to reduce amount of sediment and the effect of T1 and T2 in reduction the wind sediment was considerably greater than other treatments. The more reduction of sediment load was found at height less than 0.5 m, therefore it can be concluded that the biological and mechanical practices could considerably prevent the saltation movement of sand particles. The wind sediment during the spring (due to lower moisture content and greater wind speed) was more than the winter. In addition, among the conservational treatments, the lowest value of wind sediments was related to mechanical management practices (fence and channel) and the highest amount of wind sediments was related to biological management practices (four rows of Haloxylon, and native plant i.e. Stipagrostis) in both seasons, because T4 and T3 are the first hedges against wind direction and they are located behind T2, and considerably have decreased the speed of wind, therefore when low speed wind reach to T2 its speed and energy is low. As a result of this, the sediment load In T2 was the lowest.
Conclusion: In general, biological and mechanical management practices decreased considerably the amount of wind sediment compared to the control. In spite of common viewpoint, the biological management practices may decrease the wind erosion, but due to unsuitable growth of Haloxylon seedlings and plants as a result of drought duration and deficiency of water, their efficiency in reduction of wind speed and energy especially T1 and T3 was not more than mechanical management practices (T2). It seems that during 3 years Haloxylon seedlings have not been grown sufficiently, and if they grow for long time, they can decrease the wind erosion considerably. According to results of this research, application both simultaneous biological and mechanical practices are needed to control wind erosion in arid regions such as Tabas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wind erosion
  • sediment trap
  • seedling
  • management practices
1.AL-Harbi, M. 2015. Characteristics and composition of the falling dust in urban environment. Inter. J. Environ. Sci. Technol. 12: 641-652.
2.Ansari Ranani, M. 2012. Statistical-climatic analysis of dust in Zahedan province during 1986-2005. First international congress of dust and combat its damaging effects. 15-17 February. Ahvaz-Iran. (In Persian)
3.Baas, A.C.W. 2011. Evaluation of saltation flux impact responders (Safires) for measuring instantaneous aeolian
sand transport intensity, Geomorphology. 17: 482-489.
4.Chen, W., and Fryrear, D.W. 1996. Grain-Size Distribution of Wind Eroded Material above a Flat Bare Soil. Physical Geography. 17: 554-584.
5.Chen, Z., Cui, H., Wu, P., Zhao, Y., and Sun, Y. 2010. Study on the optimal intercropping width to control wind erosion in North China, Soil and Tillage Research. 110: 230-235.
6.Davidson-Arnott, R.G.D., Yang, Y., Ollerhead, J., Hesp, P.A., and Walker, I.J. 2010. The effects of surface moisture on aeolian sediment transport threshold and mass flux on a beach. Earth Surface Proceeding Landforms. 33: 55-74.
7.Ekhtesasi, M.R., Daneshvar, M.R., Abolghasemi, M., Feiznia, S., and Saremi Naeini, M.A. 2007. Measurement and mapping of Aeolian sand flower through sediment Trap method (Case study:Yazd-Ardakan plain). Iran. J. Natur. Resour. 59: 4. 773-781. (In Persian)
8.Hojati, S., Khademi, H., Cano, A.F., and Landi, A. 2012. Characteristics of dust deposited along a transect between central Iran and the Zagros Mountains. Catena, 88: 27-36.
9.Jalali, M., Bahrami, H., and Darvishi Bolouranim A. 2012. Study the correlation between climatic parameters with dust storms in Khoosestan Province. First international congress of dust and combat its damaging effects. 15-17 February. Ahvaz-Iran. (In Persian)
10.Kaskaoutis, D.G., Rashki, A., Houssos, E.E., Bartzokas, A., Francois, P., Legrand, M., and Middleton, N.J. 1986. Dust storms in the Middle East. J. Arid Environ. 10: 83-96.
11.Kehl, M., Sarvati, R., Ahmadi, H., Frechen, M., and Skowronek, A. 2006. Loess/paleosol-sequences along a climatic gradient in Northern Iran. Eisxeitalter und Gegenwart. 55: 149-173.
12.Kutiel, H., and Furman, H. 2003. Dust storms in the Middle East: sources of origin and their temporal characteristics. Indoor and Built Environment. 12: 419-426.
13.Labiadh, M., Bergametti, G., Kardous, M., Perrier, S., Grand, N., Attoui, B., Sekrafi, S., and Marticorena, B. 2013.Soil erosion by wind over tilled surfaces in south Tunisia. Geoderma. 202-203: 8-17.
14.Lee, J.A. 2003. A field experiment on the role of small scale wind gustiness in aeolian sand transport, Earth Surface Proceeding Landforms. 12: 331-335.
15.Lian-You, L., Shang-Yu, G., Pei-Jun, S., Xiao-Yan, L., and Zhi-Bao, D. 2003. Wind tunnel measurements of adobe abrasion by blown sand: profile characteristics in relation to wind velocity and sand flux. J. Arid Environ. 53: 3. 351-363.
16.Lopez, M.V., Gracia, R., and Arrue, J.L. 2001. An evaluation of wind erosion hazard in fallow land of semiarid Aragon (NE Spain). J. Soil Water Cons. 56: 3. 212-219.
17.Madadizadeh, N., Amiri, A., Faryabi, N., and Takallozadeh A.M. 2014. Comparison interval of biologic windbreak by different applied methods (Case study: southern Kerman). 1st internationalconferenceon new findings ofAgriculture, 6 march. Siraz-Iran.(In Persian)
18.Movahedan, M., Abbasi, N., and Keramati Toroghi, M. 2013. Experimental investigation of Polyvinyl Acetat effect on wind erosion of different soils by impacting sand particles.J. Water Soil Cons. 20: 1. 55-75.(In Persian)
19.Naddafi, N., Nabizadeh, R., Soltanianzadeh, Z., and Ehrampoosh, M.H. 2006. Evaluation of dustfall in the air of Yazd. J. Environ. Health Sci. Engin. 3: 161-168.
20.Reheis, M.C., and Urban, F.E. 2011. Regional and climatic controls on seasonal dust deposition in the southwestern U.S.A. Aeolian Research. 3: 3-21.
21.Spaan, W.P., and Van den Abele, G.D. 2014. Wind borne particle measurements with acoustic sensors. Soil Technology. 4: 51-63.
22.Stockton, P.H., and Gillette, D.A. 2009. Field measurement of the sheltering effect of vegetation on erodible land surfaces. Land Degradation and Development. 2: 77-85.
23.Ta, W., Xiao, Qu, J., Xiao, Z., Yang, G., Wang, T., and Zhang, X. 2004. Measurements of dust deposition in Gansu Province, China, 1986-2000. Geomorphology. 57: 41-51.
24.Wang, R., Zou, X., Cheng, H., Wu, X., Zhang, C., and Kang, L. 2015. Spatial distribution and source apportionment
of atmospheric dust fall at Beijing during spring of 2008-2009. Environmental Science and Pollution Research. 22: 5. 3547-3557.
25.Wei, W., Chen, L., Fu, B., and Chen, J. 2010. Water erosion response to rainfall and land use in different drought-level years in aloess hilly area of China. Catena. 81: 24-31.
26.Yang, X., Zhang, K., Jia, B., and Ci,L. 2005. Desertification assessment in China: an overview. J. Arid Environ.63: 517-531.
27.Yanli, X., and Liu, L.Y. 2001. Influence of pebble mulch on soil erosion by wind and trapping capacity for windblown sediment. Soil and Tillage Research.59: 137-142.
28.Yoshino, M. 2002. Climatology of yellow sand (Asian sand, Asian dust or Kosa) in East Asia. Science in china series dearth. Science. 45: 59-70.
29.Zhang, K., Qu, J., Liao, K., Niu, Q., and Han, Q. 2010. Damage by wind-blown sand and its control along Qinghai-Tibet Railway in China. Aeolian Research.1: 3-4. 143-146.