ارزیابی حساسیّت اندازه‌های خاکدانه به فرسایش بین‌شیاری بر اساس شاخص‌های پایداری خاکدانه

Abstract

سابقه و هدف: پایداری خاکدانه یک شاخص فیزیکی مهم برای بیان حساسیّت خاک‌ها به فرسایش می‌باشد. بسته به اندازه‌ی خاکدانه، پایداری خاکدانه می‌تواند دچار تغییر شود. برخی روش‌ها شامل الک خشک، الک تر و رهاسازی قطره‌ی آب، به‌طور رایج برای ارزیابی پایداری خاکدانه‌ها در سراسر دنیا مورد استفاده قرار می‌گیرند. شاخص میانگین وزنی قطر خاکدانه‌های پایدار در هر دو روش الک خشک و الک تر مورد استفاده قرار می‌گیرد و در روش آزمون قطره‌ی آب، تعداد قطره‌ی مورد نیاز برای تخریب خاکدانه تعیین می‌شود. این شاخص‌ها تنها برای ارزیابی پایداری خاکدانه در نمونه‌های خاکدانه‌‌ی با اندازه‌ی یکسان انجام می‌شود. بنابراین استفاده از این شاخص‌ها در نمونه‌های خاکدانه‌‌ی با اندازه‌ی مختلف ممکن است سبب برخی از خطاها در ارزیابی حساسیّت خاک به فرسایش ‌شود. بنابراین، این مطالعه به‌منظور ارائه‌ی شاخص مناسب پایداری خاکدانه برای اندازه‌‌های خاکدانه در برابر فرسایش بین‌شیاری در یک نمونه خاک منطقه‌ی نیمه‌خشک انجام گرفت.<br /> مواد و روش‌ها: چهار کلاس اندازه‌ی خاکدانه شامل کوچک‌تر از 2، 2 تا 4، 4 تا 8 و 8 تا 11 میلی‌متر از یک خاک کشاورزی با بافت لوم رسی در غرب زنجان، واقع در شمال غرب ایران جمع‌آوری شد. حدود 600 کیلوگرم نمونه از هر اندازه‌ی خاکدانه از عمق صفر تا 30 سانتی‌متر با استفاده از الک‌های مربوطه از زمینی کشاورزی از حجمی معادل 10 مترمکعب خاک برداشت شد. نمونه‎‌های خاکدانه به کرت‌هایی با ابعاد 120 سانتی‌متر در 130 سانتی‌متر تحت شیب 9 درصد منتقل شدند. در مجموع 12 کرت با استفاده از طرح بلوک‌های کامل تصادفی برای چهار کلاس اندازه‌ی خاکدانه با سه تکرار مورد بررسی قرار گرفت. کرت‌ها در معرض هفت رخداد باران شبیه‌سازی شده با شدّت یکسان 70 میلی‌متر بر ساعت به‌مدّت 30 دقیقه با فواصل زمانی هفت روز قرار گرفتند. در پایان هر رخداد مقدار هدررفت خاک هر اندازه‌ی خاکدانه اندازه‌گیری شد. پایداری خاکدانه در برابر ضربه‌ی مکانیکی (MWDdry)، خیس شدن در آب (MWDwet) و ضربه‌ی قطره‌ی آب (WDT) به‌ترتیب با استفاده از روش‌های الک خشک، الک تر و رهاسازی قطره‌ی آب برای هر کلاس اندازه خاکدانه تعیین شد. به‌علاوه پایداری خاکدانه به‌ازای جرم خاکدانه به‌ترتیب برای هر سه روش با شاخص‌های MWDdry-m، MWDwet-m و WDTm بیان شد. در کنار آن، سایر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی شامل توزیع اندازه‌ی ذرات، سنگ‌ریزه، چگالی ظاهری، ضریب آب‌گذری اشباع، کربن آلی و کربنات کلسیم در آزمایشگاه اندازه‌گیری شدند.<br /> یافته‌ها: بر اساس نتایج، هم‌بستگی مثبت معنی‌دار بین اندازه‌ی خاکدانه و پایداری خاکدانه اندازه‌گیری شده با روش‌های خشک (99/0=r)، الک تر (89/0=r) و آزمون قطره‌ی آب (93/0=r) وجود داشت. با افزایش اندازه‌ی خاکدانه، پایداری خاکدانه بر اساس این روش‌ها،‌ افزایش یافت. با این وجود ارزیابی پایداری خاکدانه به‌ازای جرم خاکدانه نشان داد که هم‌بستگی منفی بین اندازه‌ی خاکدانه و پایداری خاکدانه به‌ازای جرم خاکدانه در روش الک تر (95/0-=r)، الک خشک (88/0-=r) و آزمون قطره‌ی آب (88/0-=r) وجود دارد. اگرچه خاکدانه‌های درشت نسبت به خاکدانه‌های کوچک، پایداری بیش‌تری در برابر تنش‌های خارجی مانند ضربه‌ی مکانیکی، خیس شدن در آب و ضربه‌ی قطره‌‌ی آب دارند اما پایداری آن‌ها نسبت به جرم خود، کم‌تر از خاکدانه‌های کوچک می‌باشد. بر خلاف انتظار، هدررفت خاک هر کلاس اندازه‌ی خاکدانه با افزایش پایداری خاکدانه اندازه‌گیری شده با روش‌های خشک، الک تر و آزمون قطره‌ی آب افزایش یافت در صورتی‌که هدررفت خاک با افزایش پایداری خاکدانه‌ی تعیین شده در این سه روش به‌ازای جرم خاکدانه کاهش یافت. <br /> نتیجه‌گیری: این پژوهش نشان داد که شاخص‌های MWDwet ، MWDdry و WDT، شاخص‌هایی مناسب برای ارزیابی پایداری اندازه‌های خاکدانه در یک خاک در برابر فرسایش بین‌شیاری نیستند؛ بلکه پایداری خاکدانه‌ی تعیین شده در این سه روش به‌ازای جرم خاکدانه مفهومی بهتر برای ارزیابی حساسیّت اندازه‌های خاکدانه به فرسایش بین‌شیاری هستند. در این میان، MWDwet-m، به‌عنوان مناسب‌ترین شاخص در این زمینه است.