نویسندگان
1
دانشجوی دکتری ، گروه جفرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
2
دانشیار دانشکده علوم زمین
3
استاد ، گروه جفرافیای طبیعی ، دانشکده‌ی علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
4
دکترای ژئومورفولوژی، گروه جفرافیای طبیعی، دانشکده‌ی علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران
,
نوع مقاله : پژوهشی
10.52547/sdge.4.7.158
چکیده
پیشینه و هدف: میزان هدر رفت سالانه خاک در دنیا حدود 75 میلیارد تن است. در ایران هم فرسایش خاک یکی از مهم‌ترین مشکلات زیست‌محیطی است که در حوضه‌های آبخیز ایران میزان فرسایش خاک بین سال‌های 1951 تا 2002 به میزان800 درصد بیشتر شده است. کاهش قابل‌توجه عملکرد حوضه‌های آبخیز ایران به دلیل حجم زیاد فرسایش، بیانگر ضرورت روزافزون پایش و پیگیری این پدیده مخرب می‌باشد. دندروژئومورفولوژی تکنیکی است که در توصیف و تعیین فرایندهای ژئومورفولوژی بسیار موفق عمل کرده است. دندروژئومورفولوژی یک روش بسیار انعطاف‌پذیر برای ارزیابی فرسایش خاک است و به‌عنوان یک منبع داده برای تشخیص قابلیت اطمینان دادههای به‌دست‌آمده از تکنیکهای برآورد مستقیم استفاده شود. هدف این تحقیق بررسی وضعیت فرسایش سطحی در حوضه آبخیز نچی با استفاده از تکنیک دندروژئومورفولوژی بر روی ریشههای برون‌زده درخت بلوط به‌عنوان گونه غالب منطقه می‌باشد. با توجه به محدود بـودن ایـن قبیل مطالعات در ایران و وضعیت بسیار شکننده منطقه موردمطالعه و خطر پرشدن مخزن دریاچه زریوار که ازلحاظ محیط زیستی بسیار حائز اهمیت است، ضرورت دارد وضعیت فرسایش سطحی و هدر رفت خاک و انتقال رسوب موردمطالعه قرار گیرد.
مواد و روش‌ها: برای دستیابی به اهداف پژوهش، پس از جمع‌آوری و تهیه اطلاعات اولیه شامل اطلاعات نوشتاری، دادههای آماری، نقشه‌ها و تصاویر، پیمایش مقدماتی از منطقه انجام و سایت‌های نمونه‌برداری انتخاب شد. نمونه‌ها طبق برنامه تهیه شده، بر اساس وضعیت حوضه (با توجه به وضعیت کاربری حوضه موردمطالعه و جهت دامنه، واحدهای کاری موردنظر در محل‌های دارای ریشه برون‌زد یافته انتخاب شد). بر این اساس نمونه‌های مختلف در دو کاربری متفاوت جنگل و کشاورزی و در جهتهای غربی، شرقی و جنوبی برداشت شد. قابل‌ذکر است که کلیه نمونه از گونه‌ی درختی بلوط که اکثریت مطلق در منطقه موردمطالعه است، تهیه گردید. در نهایت از بین نمونه‌های برداشت‌شده، 64 نمونه که قابلیت تحلیل آناتومی حلقه‌های رشد، داشتند انتخاب گردید. دیسک‌های برداشت‌شده از ریشه‌ها برای آشکارسازی حلقه‌های رویشی دیسک‌ها از دو روش براق‌سازی و برش سطوح استفاده شد. با استفاده از دستگاه سمباده، با گریدهای مختلف به‌تدریج صیقلی گردید تا مرز حلقه‌های رشد واضح شود. سپس دیسک‌ها در آزمایشگاه جهت تعیین اولین سال برون‌زد ریشه و مشخص کردن پهنای حلقه‌های رویشی با استفاده از دستگاه لین-تب 5 مجهز به میکروسکوپ بینوکولار و نرم‌افزار تخصصی گاهشناسی تی-سپ با دقت 01/0 میلی‌متر اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها و بحث: نتایج این پژوهش نشان داد در حوضه آبخیز نچی فرسایش سطحی خاک در کاربری کشاورزی (میانگین نرخ فرسایش 2.43 میلی‌متر در سال) نسبت به کاربری جنگل (میانگین نرخ فرسایش 6/0 میلی‌متر در سال) حدود 4 برابر است. نتایج آزمون‌های آماری نیز نشان داد که در حوضه موردمطالعه نوع کاربری بر میانگین نرخ فرسایش سطحی سالانه تاثیرگذار است. همچنین در این مطالعه مشخص شد که جهتهای مختلف جغرافیایی بر میانگین نرخ فرسایش سطحی سالانه حوضه آبخیز نچی تاثیرگذار نیست. مقایسه مقادیر فرسایش در کاربری کشاورزی و جنگل اهمیت نقش حفاظتی و مهم پوشش‌های طبیعی در حفظ خاک و جلوگیری از فرسایش و هدر رفت آن را نشان می‌دهد. مطالعات مختلف در دنیا و ایران نشان داده است در دهه‌های اخیر تغییرات کاربری رشد فزاینده‌ای داشته است که این تغییرات، زمینه افزایش رواناب و اثرگذاری در میزان هدر رفت خاک دارد، مقایسه فرسایش در ناحیه کشاورزی با ناحیه جنگلی، نشان از نقش حفاظتی و مهم پوشش‌های طبیعی و جنگلی در حفظ خاک و جلوگیری از فرسایش و هدر رفت این ماده ارزشمند دارد.
نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق ضرورت توجه بیشتر به مطالعات قابلیت اصلاح و تغییر کاربری اراضی در این مناطق را بیش‌ازپیش آشکار می‌کند. تغییر کاربری و اثرات منفی ناشی از دخالت انسانی، نه‌تنها در خود حوضه، بلکه در محل خارج از وقوع فرسایش به‌صورت انباشت بر روی اراضی مرغوب کشاورزی، مراتع، منابع ذخیره آب و کانال‌های آبیاری شده است. همچنین ایجاد آلودگی توسط رسوبات و فلزات سنگین و مواد شیمیایی همراه آن، بالاخص تهدید اکوسیستم بسیار شکننده دریاچه زریوار امروزه بیش از هر زمان دیگری مشهود است.
پیشنهاد می‌شود در کارهای آتی برای اعتبارسنجی نرخ فرسایش به‌دست‌آمده، از یک روش دیگر موازی با این روش استفاده شود. همچنین پیشنهاد می‌گردد در مطالعات آتی برای بررسی دقیقتر تاثیر جهتهای دامنه بر فرسایش خاک، از دامنه‌های شمالی نیز نمونه‌برداری صورت گیرد.
- آرخی، ص.، 1394 . کاربرد متریکهای سیمای سرزمین در
ارزیابی روند تغییرات کاربری اراضی با استفاده از سنجش از
دور و GIS مطالعه موردی: منطقه بیابانی دهلران، جغرافیا و
توسعه، 13 ( 40 ،) 68-59 .
https://dx.doi.org/10.22111/gdij.2015.2098
- - بهرامی، ش.، محبوبی، ف.، سدیدی، ج. و جعفری اقدیم،
م.، 1390 . برآورد میزان فرسایش ورقهای، با استفاده از
تحلیل دندروژئومورفولوژیکی ریشههای درخت در حوضه
قرهچای، پژوهشهای جغرافیای طبیعی، 43 ( 75 ،) 75-1 .
https://jphgr.ut.ac.ir/article_22627.html
- حسینزاده، س.ر. و جهادی طرقی، م.، 1391 . بازسازی
سیلابهای قدیمی رودخانه سههزار با استفاده از
دندروژئومورفولوژی، جغرافیا و مخاطرات محیطی، 1 ( 2 ،)
53-29 . https://doi.org/10,22067/geo.v1i2,17012
- فیضی زاده، ب.، 1396 . مدلسازی تغییرات کاربری اراضی
و اثرات آن بر سیستم فرسایش در حوضه سد علویان با
استفاده از تکنیکهای سنجش از دور و Gis ،
هیدروژئومورفولوژی، 4 ( 11 ،) 38-21 .
https://hyd.tabrizu.ac.ir/article_6712.html
- صفاری، ا.، نوری، ع. و کرمی، ج.، 1397 . بررسی تاثیر
تغییرات پوشش و کاربری زمین در قابلیت فرسایش خاک
)مطالعه موردی حوضه قره سو گرگانرود(، تحلیل فضایی
مخاطرات محیطی، 1 ( 5 ،) 96-83 .
https://jsaeh.khu.ac.ir/article-1-2701-en.html
- ورهاشمی، م.، زندبصیری، م. و پناهی، پ.، 1393 . بررسی
ویژگیهای ساختاری تودههای شاخهزاد بلوط جنگلهای
مریوان، پژوهشهای گیاهی )مجله زیست شناسی ایران(،
27 ( 5 ،) 776-766 . https://doi.org/27502
- Alestalo, J., 1971. Dendrochronological interpretation of geomorphic processes. Fennia.
- Alkharabsheh, M.M., Alexandridis, T., Bilas, G., Misopolinos, N. and Silleos, N., 2013. Impact of land cover change on soil erosion hazard in northern Jordan using remote sensing and GIS. Procedia Environmental Sciences: 19, 912-921. https://doi.org/10.1016/j.proenv.2013.06.101
- Arbellay, E., Stoffel, M. and Bollschweiler, M., 2010., Dendrogeomorphic reconstruction of past debris‐flow activity using injured broad‐leaved trees. Earth Surface Processes and Landforms, 4(35), 399-406. https://doi.org/10.1002/esp.1934
- Ballesteros-Cánovas, J.A., Bodoque, J., Lucía, A., Martín-Duque, J.F., Díez-Herrero, A., Ruiz-Villanueva, V., Rubiales, J. and Genova, M., 2013. Dendrogeomorphology in badlands: methods, case studies and prospects. Catena, 106, 113-122.
https://doi.org/10.1016/j.catena.2012.08.009
- Blanco, H. and Lal, R., 2008. Principles of soil conservation and management, Springer New York.
- Bodoque, J., Lucía, A., Ballesteros, J., Martín-Duque, J.F., Rubiales, J.M. and Genova, M., 2011. Measuring medium-term sheet erosion in gullies from trees: A case study using dendrogeomorphological analysis of exposed pine roots in central Iberia. Geomorphology, 3(134), 417-425.
https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2011.07.016
- Bouaziz, M., Leidig, M. and Gloaguen, R., 2011. Optimal parameter selection for qualitative regional erosion risk monitoring: A remote sensing study of SE Ethiopia. Geoscience Frontiers, 2(2), 237-245.
https://doi.org/10.1016/j.gsf.2011.03.004
- Cantón, Y., Solé-Benet, A., De vente, J., Boix-Fayos, C., Calvo-Cases, A., Asensio, C. and Puigdefábregas, J., 2011. A review of runoff generation and soil erosion across scales in semiarid south-eastern Spain, Arid Environments, 12(75), 1254-1261.
https://doi.org/10.1016/j.jaridenv.2011.03.004
- Casteller, A., Stoffel, M., Crespo, S., Villalba, R., Corona, C. and Bianchi, E., 2015. Dendrogeomorphic reconstruction of flash floods in the Patagonian Andes, Geomorphology, 228, 116-123.
http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2014.08.022
- Cook, E.R., Briffa, K., Shiyatov, S. and Mazepa, V., 1990. Tree-ring standardization and growth-trend estimation. Methods of dendrochronology: applications in the environmental sciences.
- Domínguez-Castillo, V., Bovi, R.C., Chartier, M.P., Tomazello filho, M. and Cooper, M., 2020. Using dendrogeomorphology to estimate soil erosion in mixed native species and pine forests on Ultisols in Piracicaba, Brazil. Geoderma Regional, 21, e00276.
http://dx.doi.org/10.1016/j.geodrs.2020.e00276
- Fang, H., Sun, L., Qi, D. and Cai, Q., 2012. Using 137Cs technique to quantify soil erosion and deposition rates in an agricultural catchment in the black soil region, Northeast China. Geomorphology, 169, 142-150.
https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2012.04.019
- García-Ruiz, J.M. 2010. The effects of land uses on soil erosion in Spain: A review. Catena, 1(81), 1-11.
https://doi.org/10.1016/j.catena.2010.01.001
- Gärtner, H., 2007. Tree roots—methodological review and new development in dating and quantifying erosive processes. Geomorphology, 3(86), 243-251.
https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2006.09.001
- Gärtner, H., Schweingruber, F.H. and Dikau, R., 2001. Determination of erosion rates by
- analyzing structural changes in the growth pattern of exposed roots. Dendrochronologia, 19(1), 81-91.
https://www.dora.lib4ri.ch/wsl/islandora/object/wsl%3A2853
- Gärtner, H., Stoffel, M., Lièvre, I., Conus, D., Grichting, M. and Monbaron, M., 2003. Debris-flow frequency derived from tree-ring analyses and geomorphic mapping, Valais, Switzerland. International Conference on Debris-Flow Hazards Mitigation: Mechanics, Prediction, and Assessment, Proceedings, Davos, Switzerland, 1, 201-207.
- Giménez, R., Marzolff, I., Campo, M., Seeger, M., Ries, J., Casalí, J. and Alvarez‐Mozos, J., 2009. Accuracy of high‐resolution photogrammetric measurements of gullies with contrasting morphology. Earth Surface Processes and Landforms: The British Geomorphological Research Group, 14(34), 1915-1926.
https://doi.org/10.1002/esp.1868
- Godfrey, A.E., Everitt, B.L. and Duque, J.F.M., 2008. Episodic sediment delivery and landscape connectivity in the Mancos Shale badlands and Fremont River system, Utah, USA. Geomorphology, 2(102), 242-251.
https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2008.05.002
- Green, C.P., 1982. Assessment of erosion. Earth Science Reviews, 18, 77-78.
- Grissino-Mayer, H.D., 1993. An updated list of species used in tree-ring research.
- Hosseinzadeh, M.M., Matsh Beyranvand, S. and Esmaili, R., 2020. Analysis of channel bank erosion rate using exposed roots of trees: a case study of lavij stream, northern Alborz Mountains, Iran, Mountain Science, 17, 1096-1105. https://doi.org/10.1007/s11629-019-5558-9
- Kasanin-Grubin, M. and Bryan, R., 2007. Lithological properties and weathering response on badland hillslopes. Catena, 70(1), 68-78. https://doi.org/10.1016/j.catena.2006.08.001
- Larson, W.E., Pierce, F.J. and Dowdy, R.H., 1983. The threat of soil erosion to long-term crop production. Science, 219(4584), 458-465. https://doi.org/10.1126/science.219.4584.458
- Lucia, A., Laronne, J.B. and Martin-Duque, J.F., 2011. Geodynamic processes on sandy slope gullies in central Spain field observations, methods and measurements in a singular system. Geodinámica acta, 24(2), 61-79.
http://dx.doi.org/10.3166/ga.24.61-79
- Martınez-Casasnovas, J., Ramos, M. and Ribes-Dasi, M., 2002. Soil erosion caused by extreme rainfall events: mapping and quantification in agricultural plots from very detailed digital elevation models. Geoderma, 105(1-2), 125-140. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(01)00096-9
- Martínez-Murillo, J.F., López-Vicente, M., Poesen, J. and Ruiz-Sinoga, J.D., 2011. Modelling the effects of land use changes on runoff and soil erosion in two Mediterranean catchments with active gullies (South of Spain), Landform Analysis, 17, 99-104.
https://www.researchgate.net/publication/256443620
- Martínez‐Casasnovas, J.A., Ramos, M.C. and García‐Hernández, D., 2009. Effects of land‐use changes in vegetation cover and sidewall erosion in a gully head of the Penedès region (northeast Spain). Earth Surface Processes and Landforms: The British Geomorphological Research Group, 34(14), 1927-1937.
https://doi.org/10.1002/esp.1870
- Mathys, N., Brochot, S., Meunier, M. and Richard, D., 2003. Erosion quantification in the small marly experimental catchments of Draix (Alpes de Haute Provence, France). Calibration of the ETC rainfall–runoff–erosion model, Catena, 50(1-2), 527-548.
https://doi.org/10.1016/S0341-8162(02)00122-4
- Mayer, B., Stoffel, M., Bollschweiler, M., Hübl, J. and Rudolf-Miklau, F., 2010. Frequency and spread of debris floods on fans: a dendrogeomorphic case study from a dolomite catchment in the Austrian Alps. Geomorphology, 118(1-2), 199-206.
http://dx.doi.org/10.1016/j.geomorph.2009.12.019
- Montgomery, D.R., 2007. Soil erosion and agricultural sustainability. Proceedings of the National Academy of Sciences, 104(33), 13268-13272. https://doi.org/10.1073/pnas.0611508104
- Nosrati, K., Feiznia, S., Van Den Eeckhaut, M. and Duiker, S.W., 2011. Assessment of soil erodibility in Taleghan Drainage Basin, Iran, using multivariate statistics. Physical Geography, 32(1), 78-96.
https://doi.org/10.2747/0272-3646.32.1.78
- Nosrati, K., Haddadchi, A., Zare, M.R. and Shirzadi, L., 2015. An evaluation of the role of hillslope components and land use in soil erosion using 137Cs inventory and soil organic carbon stock. Geoderma, 243, 29-40. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2014.12.008
- Pacheco, F., Varandas, S., Fernandes, L.S. and Junior, R.V., 2014. Soil losses in rural watersheds with environmental land use conflicts. Science of the Total Environment, 485, 110-120.
https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2014.03.069
- Parsons, A. and Foster, I.D., 2011. What can we learn about soil erosion from the use of 137Cs?
- Earth-Science Reviews, 108(1-2), 101-113. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2011.06.004
- Pelacani, S., Märker, M. and Rodolfi, G., 2008. Simulation of soil erosion and deposition in a changing land use: a modelling approach to implement the support practice factor. Geomorphology, 99(1-4), 329-340.
https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2007.11.010
- Quesada-Román, A., Ballesteros-Cánovas, J.A., Granados-Bolaños, S., Birkel, C. and Stoffel, M., 2020. Dendrogeomorphic reconstruction of floods in a dynamic tropical river, Geomorphology, 359, 107133. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2020.107133
- Romero-Díaz, A., Marín-Sanleandro, P. and Ortiz-Silla, R., 2012. Loss of soil fertility estimated from sediment trapped in check dams. South-eastern Spain. Catena, 99, 42-53.
https://doi.org/10.1016/j.catena.2012.07.006
- Shakesby, R., 2011. Post-wildfire soil erosion in the Mediterranean: review and future research directions. Earth-Science Reviews, 105(3-4), 71-100. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2011.01.001
- Shen, Z., Gong, Y., LI, Y., Hong, Q., Xu, L. and Liu, R., 2009. A comparison of WEPP and SWAT for modeling soil erosion of the Zhangjiachong Watershed in the Three Gorges Reservoir Area. Agricultural Water Management, 96(10), 1435-1442.
https://doi.org/10.1016/j.agwat.2009.04.017
- Silhan, K., 2015. Frequency, predisposition, and triggers of floods in flysch Carpathians: regional study using dendrogeomorphic methods, Geomorphology, 234, 243-253.
https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2014.12.041
- Silhan, K. and Stoffel, M., 2015. Impacts of age-dependent tree sensitivity and dating approaches on dendrogeomorphic time series of landslides. Geomorphology, 236, 34-43.
https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2015.02.003
- Stoffel, M., Bollschweiler, M., Butler, D.R. and Luckman, B.H., 2010. Tree rings and natural hazards: a state-of-art, Springer Science and Business Media.
- Stoffel, M., Butler, D.R. and Corona, C., 2013a. Mass movements and tree rings: A guide to dendrogeomorphic field sampling and dating. Geomorphology, 200, 106-120.
https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2012.12.017
- Stoffel, M., Corona, C., Ballesteros-Cánovas, J.A. and Bodoque, J.M., 2013b. Dating and quantification of erosion processes based on exposed roots. Earth-Science Reviews, 123, 18-34.
https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2013.04.002
- Stoffel, M. and Huggel, C., 2012. Effects of climate change on mass movements in mountain environments. Progress in physical geography, 36(3), 421-439.
https://doi.org/10.1177%2F0309133312441010
- Theocharopoulos, S., Florou, H., Walling, D., Kalantzakos, H., Christou, M., Tountas, P. and Nikolaou, T., 2003. Soil erosion and deposition rates in a cultivated catchment area in central Greece, estimated using the 137Cs technique. Soil and Tillage Research, 69(1-2), 153-162. https://doi.org/10.1016/S0167-1987(02)00136-8
- Wijitkosum, S., 2012. Impacts of land use changes on soil erosion in Pa Deng sub-district, adjacent area of Kaeng Krachan National Park, Thailand. Soil and Water Research, 7(1), 10-17.
https://doi.org/10.17221/32/2011-SWR
- Zhang, Y., Zhu, S., Zhang, W. and Liu, H., 2019. Analysis of deformation characteristics and stability mechanisms of typical landslide mass based on the field monitoring in the Three Gorges Reservoir, China. Earth System Science, 128(9), 1-11. https://doi.org/10.1007/s12040-018-1036-y
- Zhu, M., Tan, S., Dang, H. and Zhang, Q., 2011. Rare earth elements tracing the soil erosion processes on slope surface under natural rainfall, Environmental radioactivity, 102(12), 1078-1084.
https://doi.org/10.1016/j.jenvrad.2011.07.007
-
)