پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز

مقدمه و هدف: فرسایش خاک پاسخی به افزایش فشار روی زمین است که با افزایش جمعیت در حال رشد می‌باشد و استفاده نامناسب از زمین‌ها و در نهایت رهاسازی آنها موجب هدررفت خاک و شور یا قلیایی شدن آن می‌شود. دیم‌زارهای رهاشده از منابع اصلی فرسایش در مناطق نیمه‌خشک محسوب می‌شوند که در این راستا اقدامات حفاظت خاک سازگار با محیط‌زیست می‌تواند راهگشا باشد. هدررفت کمی و کیفی خاک در دیم‌زارهای شخم‌خورده واقع در دامنه‌ها جنبه‌ای از تخریب زمین است که برای زمین‌های خشک و نیمه‌خشک تهدید بزرگی محسوب می‌شود و تأثیرات منفی بر امنیت غذایی دارد. مدیریت فرسایش خاک در شرایط بحرانی و در مناطق مستعد به فرسایش دشوار است لذا استفاده از مواد تثبیت‌کننده یا اصلاح­کننده خاک یکی از راه‌حل‌های اجتناب‌ناپذیر حفاظت خاک تلقی می‌شود. مهارپذیری رواناب و هدررفت خاک با کاربرد افزودنی‌های متنوع طی سال‌های گذشته بررسی شده است. تأثیر افزودنی زغال‌زیستی با منابع متنوعی از زیست‌توده اولیه بر کنترل فرسایش و ویژگی‌های مختلف خاک موضوع تحقیقات گسترده‌ای در سال‌های اخیر بوده است. آگاهی از رفتار‌، واکنش‌ها و تغییرات ایجاد شده توسط زغال‌زیستی در عرصه‌های منابع طبیعی با محوریت کنترل فرسایش به منظور مدیریت پایدار ضرورت دارد. در پی مطالعات آزمایشگاهی استفاده از افزودنی‌های آلی برای کنترل فرسایش، در این پژوهش اثر زغال‌زیستی در یک دیم‌زار رهاشده بر کاهش رواناب و کنترل هدررفت خاک ناشی از بارش‌های طبیعی ارزیابی شده است.
مواد و روش‌ها: زغال‌زیستی تولید شده از سرشاخه‌های درختان صنوبر تبریزی (Populus nigra) طی فرآیند گرماکافت در دمای 420 درجه و به نسبت 44 درصد وزن اولیه به کرت‌های استاندارد USLE  2/40 مترمربعی استقرار یافته در دامنه‌‌ای از دیم‌زار رهاشده در زیرحوزه آبخیز زرینه‌رود یکی از زیرحوضه‌های بزرگ دریاچه ارومیه افزوده شد. دو تیمار شاهد و زغال‌زیستی به میزان 5/32 تن بر هکتار به ازای هر کرت هر کدام با سه تکرار در نظر گرفته شد. آزمایش در طول مدت 5/2 سال تحت شرایط طبیعی انجام شد. در این مدت هشت رویداد بارش که منجر به تولید رواناب و رسوب شده است ثبت و اندازه‌گیری شدند. مولفه حجم رواناب با اندازه‌گیری در محل آزمایش پس از وقوع و اتمام بارش‌ها و تولید رواناب، مولفه هدررفت خاک با اندازه‌گیری مقدار رسوب موجود در نمونه رواناب کرت‌ها و مولفه غلظت رسوب نیز از نسبت این مقادیر در واحد گرم بر لیتر محاسبه شده است.
یافته‌ها:  پژوهش حاضر به‌منظور بررسی اثربخشی افزودنی زغال‌زیستی تهیه شده از سرشاخه‌های درخت صنوبر در حفاظت خاک و آب در قالب کرت‌های آزمایشی USLE و تحت شرایط طبیعی آب‌وهوایی در دیم‌زارهای رها شده صورت گرفته است. به این منظور مولفه‌های حجم رواناب، هدررفت خاک و غلظت رسوب در مدت آزمایش پس از رخدادهای بارش‌ موثر اندازه‌گیری و محاسبه شدند. درصد حفاطتی تیمار زغال‌زیستی برای مولفه حجم رواناب در رویدادهای اول تا هشتم به­ترتیب 59/24، 92/20، 89/13، 82/17، 05/26، 07/10، 72/9 و 39/12 درصد بوده است. به‌طور میانگین تیمار حفاظتی زغال‌زیستی در مولفه حجم رواناب توانسته است تغییرات محدود و موثر 20 درصدی ایجاد کند. همچنین درصد تغییرات حفاظتی در مولفه هدررفت خاک در رویداد اول تا هشتم به­ترتیب 22/27، 44/24، 32/28، 57/23، 33/34، 33/18، 6/17 و 55/19 بوده است. هم­چنین درصدهای حفاظتی در مولفه غلظت رسوب در رویداد اول تا هشتم به­طور میانگین 8 درصد بوده است. مقایسه میانگین‌ مؤلفه‌های مورد بررسی بین تیمارها به تفکیک رویدادهای آزمایش با استفاده از آزمون T وابسته در سطح اطمینان 99 درصد انجام گرفت و نتایج این آزمون نشان داد که کاربرد افزودنی زغال­زیستی باعث کاهش معنی­دار مولفه­های حجم رواناب و هدررفت خاک در سطح معنی­داری 99 درصد شد. هم­چنین نتایج مقایسه میانگین­ها حاکی از عدم معنی­داری در مولفه غلظت رسوب می­باشد که نشان­دهنده تاثیرپذیری هدررفت خاک از مولفه حجم رواناب سطحی بوده است.
نتیجه‌گیری: این پژوهش با هدف بررسی کاربرد افزودنی زغال‌زیستی حاصل از سرشاخه‌های درخت صنوبر در کاهش حجم رواناب، هدررفت خاک و غلظت رسوب در دیم‌زارهای رها شده در قالب کرت‌های استاندارد فرسایشی و نیز تحت شرایط طبیعی آب‌وهوایی انجام گرفته است. افزودنی زغال‌زیستی که در اغلب مطالعات در مقیاس آزمایشگاهی نتایج مثبتی در زمینه حفاظت خاک و کنترل فرسایش داشته است در این مطالعه عملکردش در عرصه طبیعی و در کرت‌های استاندارد USLE مورد آزمون قرار گرفت. در بررسی درصدهای حفاظتی افزودنی مورد مطالعه در مولفه­های حجم رواناب، هدررفت خاک و غلظت رسوب به ترتیب درصدهای محدود  20، 24 و 8 درصد مشاهده می­شود. هم­چنین افت درصدهای حفاظتی در فصل بهار و نیز در سال دوم مطالعه رخ داده است. مقایسه میانگین­ها نشان داد مولفه­های حجم رواناب و هدررفت خاک در خاک تیمارشده با زغال­زیستی اختلاف قابل­توجهی با این مولفه­ها در خاک شاهد داشته است، لذا مطابق با نتایج این پژوهش افزودنی زغال­زیستی می­تواند به­منظور حفاظت از خاک دیم­زارهای رهاشده در مناطق نیمه خشک مفید و موثر واقع شود. به­دلیل قرارگیری کرت‌ها در شرایط طبیعی آب­و هوایی و نیز میدانی بودن مقیاس آزمایش بر پیچیدگی‌های چنین فرآیندهایی افزوده می­شود و  لذا نیاز به طراحی مطالعات در مقیاس زمانی بزرگ­تر و بازه‌های زمانی کوچک‌تر به منظور کسب نتایج دقیق‌تر ضروری است.