بررسی برخی خصوصیات شیمیایی و میزان برخی عناصر غذایی همراه با گرد و غبار دشت سیستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه علوم خاک، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل

2 استادیار گروه علوم خاک، دانشکده آب و خاک، دانشگاه زابل، زابل

چکیده

تخریب اراضی یکی از مخاطرات جدی زیست بوم‌های طبیعی بخصوص در مناطق خشک زمین در اثر خشکسالی و فرسایش بادی است. خصوصیات گرد و غبار می‌توانند نشان‌دهنده میزان تخریب اراضی و سرزمین باشند. هدف از این تحقیق بررسی خصوصیات فیزیک وشیمیایی و مقادیر برخی عناصر غذایی همراه با گرد و غبار حمل شده در دشت سیستان است. به این منظور تعداد 25 رسوبگیر نیم‌دوکی شکل در شهر‌های منطقه سیستان نصب گردید و نمونه‌برداری این رسوبگیر‌ها به صورت ماهیانه طی دوره طوفان‌های گرد و غبار منطقه از اردیبهشت تا پایان مهر ماه سال ۱۳۹۴ به صورت ماهانه انجام گرفت. از خاک سطحی مناطق تحت فرسایش یا مستعد فرسایش در تالاب‌های هامون (۲۰ نقطه) نمونه‌برداری انجام شد. سپس pH، EC، ماده آلی، بافت خاک و مقادیر عناصر غذایی خاک شامل: فسفر،‌ پتاسیم، سدیم،‌ کلسیم و منیزیم در نمونه‌ها مورد اندازه‌گیری قرار گرفتند. بیشترین میزان عناصر غذایی همراه با گرد و غبار در کل منطقه مربوط به کلسیم (با میانگین کل mg/kg 28/700(و کمترین مربوط به فسفر (با میانگین کل mg/kg 76/33 (بود. بیشترین میانگین مجموع (فسفر، پتاسیم، کلسیم، منیزیم و سدیم) عناصر غذایی (mg/kg 43/461) در گرد و غبار شهریور و کمترین (mg/kg 78/353) در خرداد مشاهده شد. در بین شهر‌های مورد مطالعه بیشترین میزان ماده آلی، فسفر، پتاسیم و منیزیم در گرد و غبار حمل شده از روی شهرستان زابل (به ترتیب mg/kg 88/25، mg/kg 75/45، mg/kg 8/365 و mg/kg 32/667(، بیشترین مقدار کلسیم در شهر هامون (mg/kg 06/813) و سدیم در شهر نیمروز (mg/kg 48/629) مشاهده شد. بیشترین نسبت غنی‌شدن در کل مناطق مربوط به فسفر (6/002) و کمترین نسبت غنی‌شدن مربوط به سدیم (707/0) بود، که نسبت غنی‌شدن برای فسفر، پتاسیم و ماده‌آلی (مقادیر بالاتر از یک) نشان‌دهنده غنی شدن آن عنصر در گرد و غبار می‌باشد و هدر رفت و فرسایش انتخابی آن عنصر را از خاک‌های محل برداشت (منشأ گرد و غبار) نشان می‌دهد. نتایج نشان داد که خاک بستر تالاب‌های هامون (مناطق مورد مطالعه) به لحاظ بافت مساعد فرسایش هستند و خصوصیات شیمیایی آن نشان‌دهنده شور و قلیایی شدن و از بین رفتن پوشش گیاهی می‌باشد. خصوصیات گرد و غبار حمل شده از روی شهرهای دشت سیستان نیز منعکس کننده شرایط منشأ برداشت این رسوبات بودند و گسترش تخریب اراضی در این مناطق را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of some chemical properties and amounts of some nutrient elements associated with dust in Sistan Plain

نویسندگان [English]

  • Masoud Ali-Soufi 1
  • Ali Shahriari 2
1 M.Sc Graduated, Soil Science Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Zabol, Iran
2 Assistant Professor, Soil Science Department, Faculty of Water and Soil, University of Zabol, Iran
چکیده [English]

Land degradation is one of the major threats to ecosystems, especially in arid areas due to drought and wind erosion. Dust characteristics can indicate the extent of land degradation. The aim of this study is an assessment of some chemical characteristics and amounts of some nutrient elements associated with dust in the Sistan Plain. Twenty-five half-spindle shaped dust samplers were installed in the cities of Sistan region. The dust samples were collected monthly from early April until late September in 2015. Topsoil samples from erodible or susceptible areas to erosion were taken (20 samples) from different parts of Hamoun wetlands (as the main origin of dust). After that pH, EC, organic matter, soil texture and amount of soil nutrient elements including P, K, Na, Ca and Mg were analyzed in samples. The Ca was the maximum nutrient elements associated with dust (average 700.28 mg/kg), and the minimum was P (average 33.76 mg/kg). The highest amount of Total (P, K, Ca, Mg and Na) nutrient elements were observed in August+September (461.43 mg/kg) and the minimum amount in May+June (353.78 mg/kg). The highest amount of OM, P, K, and Mg were observed in dust loaded over Zabol city (25.88 mg/kg, 45.75 mg/kg, 365.8 mg/kg and 667.32 mg/kg respectively), and the maximum amount of Ca was observed in Hamoun city (813.06 mg/kg) and the maximum amount of Ca was observed in Nimruz city (629.48 mg/kg). The highest amount of enrichment ratio related to P (6.002) and the lowest enrichment ratio related to Na (0.707). The results showed soil textures of Hamoun wetlands beds are susceptible to erosion and its chemical properties showed salinization and alkalization and loss of vegetation cover. Characteristics of the dust carried over the cities of Sistan plain reflected the conditions of dust origin and indicated the expansion of land degradation in these areas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dust storms
  • Land degradation
  • Soil nutrient elements
  • Hamoun wetlands

بصیرانی نصرالله (۱۳۷۱). بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی  و خاک‌های دشت سیستان، جموع مقالات سمینار بررسی مسائل مناطق بیابانی و کویری ایران.

تاجیک فواد؛ رحیمی حسن؛ پذیرا ابراهیم (1381). اثر مواد آلی خاک، هدایت الکتریکی و نسبت جذب سدیم بر مقاومت کششی خاکدانه‌ها، مجله‌ی عاوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 3،صص 1-15.

حسین‌زاده سید رضا (1376). بادهای 120 روزه سیستان، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 46، صص 103-128.

دانش شهرکی مهدی؛ شهریاری علی؛ گنجعلی مجتبی؛ بامری ابوالفضل (1395). تغییرات فصلی و مکانی نرخ گرد و غبار حمل شده از روی شهر‌های دشت سیستان و ارتباط آن با برخی پارامترهای اقلیمی، نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 6 (23): صص 199 تا 215.

ضیاءتوانا محمد‌حسن (1371). ویژگیهای محیط طبیعی چاله سیستان، جشن نامه گنجی، گیتاشناسی، 185، صص 217 تا 213.

غلامعلی‌زاده‌آهنگر احمد؛ سارانی فریدون؛ هاشمی مسعود؛ شعبانی، اسماء (1393). مقایسه روش‌های رگرسیون خطی، زمین آماری و شبکه عصبی مصنوعی در مدل‌سازی کربن آلی در اراضی خشک دشت سیستان، نشریه آب و خاک، 6(28)، صص 1250-1260 .

گندمکار امیر؛ کیارسی، ‌فرینوش (1385). ارزیابی انرژی پتانسیل باد در کشور ایران، کنفرانس بین المللی انرژی برق،،‌پژوهشگاه نیرو، تهران، 21، صص 2094-2084.

لیث صفار یونس؛ جلالیان احمد؛ هاتفی امید (1394). بررسی کاربرد بنتونیت در جلوگیری از ریزگردها و گسترش بیابان زایی در خاک هایی با بافت لومی شنی، اولین کنفرانس بین المللی گرد و غبار، اهواز، دانشگاه شهید چمران، صص 484 تا 490.

محمودی زهره؛ خادمی حسین (1393). تشخیص منابع گرد و غبار اتمسفری اصفهان با استفاده از خصوصیات شیمیایی و کانی‌شناسی آن، نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 1(21): صص 233 تا 217.

مهندسین مشاور رویان. (1387). دستورالعمل تجزیه‌های آزمایشگاهی برای مطالعات خاکشناسی. نشریه شماره 467، دفتر نظام فنی اجرایی معاونت برنامه‌ریزی و نظارت کاربردی رئیس جمهور. صص 255.

میر حمزه؛ غلامعلی‌زاده احمد؛ شعبانی اسماء (1394). تعیین مهمترین پارامتر های موثر خاک بر فراهمی فسفر در دشت سیستان، نشریه آب و خاک،6(29) ، صص 1674 تا 1687.

نادری‌زاده زینب؛ خادمی حسین؛ ایوبی شمس اله (1395). تعیین غلظت و میزان آلودگی فلزات سنگین در ریز گردهای بخشی از استان بوشهر، نشریه پژوش‌های حفاظت آب و خاک ، 3(23) ، صص 187 تا 171.

هاشمی مسعود: غلامعلی زاده آهنگر احمد: بامری ابوالفضل: سارانی فریدون: حجازی زاده ابوالفضل، (1395)، شناسایی و پهنه‌بندی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با استفاده از روشهای زمین آماری در GIS (مورد مطالعاتی: منطقه میانکنگی؛ سیستان). نشریه آب و خاک، 30 (2)، صص 443-458.

Abuduwaili, J., Liu, D., Wu, G, (2010), Saline dust storms and their ecological impacts in arid regions, Journal of Arid Land, 2(2), pp 144–50.

Akhzari, D., Farokhzadeh, B., Saeedi, C, I., Goodarzi, M, (2015), Effects of Wind Erosion and Soil Salinization on Dust Storm Emission in Western Iran, Journal of Rangeland Science, 5(1), pp 36-48.

Al-Awadhi, J.M., AlShuaibi, A.A. (2013), Dust fallout in Kuwait city: Deposition and characterization, Science of the Total Environment, 461-462, pp 139-148.

Arnold, E, (1992), United nations environment programme, World atlas of desertification, DOI: 10.1002/ldr.3400030407

Bhattachan, A., D'Odorico, P., Okin, G.S, (2015), Biogeochemistry of dust sources in Southern Africa, Journal of Arid Environments, 117, pp 18-27.

Breuning-Madsen, H., Awadzi, T W., Lyngsie, G, (2015), Deposition of Nutrients From Harmattan Dust in Ghana, West Africa, Pedosphere. 25(4), pp 613–621.

Bryant, K.L., Wilson, P.R., Biggs, A.J.W., Brough, D.M., Burgess, J.W, (2008), Soil Indicators of Queensland Wetlands: Statewide assessment and methodology, Department of Natural Resources and Water, Brisbane, pp 89.

Coppinger, K.D., Reiners, W.A., Burke, I.C., Olson, R.K, (1991), Net erosion on a sagebrush steppe landscape as determined by cesium 137 distribution. Soil Sci, Soc, Am, J, 55, pp 254-258.

Dahmardeh Behrooz, R, Esmaili-Sari, A, Bahramifar, N, Kaskaoutis, D.G, (2017), Analysis of the TSP, PM10 concentrations and water-soluble ionic species in airborne samples over Sistan, Iran during the summer dusty period. Atmospheric Pollution Research, 8 (3), pp 403-417.

Farsang, A.H., Bartus M., Négyesi, G, (2012), Estimation of nutrient movement caused by wind erosion on chernozems based on wind channel experiments, Geophysical Research Abstracts, 14, pp 13798.

Haluschak, P, (2006), Laboratory methods of soil analysis. Canada-Manitoba soil survey, April, pp 561.

Lang, L., Wang, X., Wang, G., Hua, T., Wang, H, (2015), Effects of aeolian processes on nutrient loss from surface soils and their significance for sandy desertification in Mu Us Desert, China: a wind tunnel approach, Journal of Arid Land, 7(4), pp 421–428.

Larney FJ, Bullock MS, Janzen HH, Ellert BH, Olson ES, (1998), Wind erosion effects on nutrient redistribution and soil productivity, J Soil Water Conserv 53(2), pp 133–140.

Li, J., Okin, G.S., Alvarez, L., Epstein, H, (2007), Quantitative effects of vegetation cover on wind erosion and soil nutrient loss in a desert grassland of southern New Mexico, USA. Biogeochemistry, 85, pp 317–332.

Massey, H.F., Jackson, M.L., (1952), Selective erosion of soil fertility constituents. Soil Science Society of America Proceedings 16, pp 353-356.

Mirakzehi, K., Pahlavan-Rad, M., Shahriari, A., Bameri, A., (2018) Digital soil mapping of deltaic soils: a case of study from Hirmand (Helmand) river delta, Geoderma, 313: 233-240.

Modaihsh, A. S., Mahjoub, M.O, (2013), Falling Dust Characteristics in Riyadh City, Saudi Arabia During Winter Months, APCBEE Procedia, 5, pp 50–58.

Neff, J. C., Reynolds, R. L., Belnap, J., Lamothe, P, (2005), Multidecadal impacts of grazing on soil physical and biogeochemical properties in southeast Utah, Ecol, Appl, 15, pp 87–95.

Negaresh, h.v., Latifi, l, (2009), Origination of Wind Deposits in the East of Zabol by Using Of Morphoscopy and Physical & Chemical Analysis of Sediments, Geography and Environmental Planning, 1, pp 1-22

Noor, H., Mirnia, S.KH., Fazli, S., Raisi, M-B., Vafakhah, M, (2010), Application of MUSLE for the Prediction of phosphorus losses, Water Science and Technology, 62(4), pp 809-815.

Okin,, G S., Mahowald, N., Chadwick, O A, (2004), Impact of desert dust on the biogeochemistry of phosphorus in terrestrial ecosystems. Global Bi-ogeochemical Cycles, 18, GB2005, doi: 10.1029/2003GB002145.

Olsen, S.R., Cole, C.V., Watanabe, F.S., Dean, L.A, (1954), Estimation of available phosphorus in soils by extraction with sodium bicarbonate, U.S. Dept, of Agric, Circ, pp 939.

Opp, C., Groll, M., Aslanov, I., Lotz, T. Vereshagina, N, (2016), Aeolian dust deposition in the southern Aral Sea region (Uzbekistan): Ground-based monitoring results from the LUCA project. Quaternary International, (In press), http://dx.doi.org/10.1016/j.quaint.2015.12.103.

Palis, R, Okwach, G, Rose, C, Saffigna, P, (1990), Soil erosion processes and nutrient loss. I. The interpretation of enrichment ratio and nitrogen loss in runoff sediment. Australian Journal of Soil Research, 28, pp 623-639.

Rashki, A., Kaskaoutis, D. G., Rautenbach, C. J dew., Eriksson, P. G., Qiang, M., Gupta, P, (2012), Dust storms and their horizontal dust loading in the Sistan region, Iran, Aeolian Research, 5, pp 51-62.

Rashki, A., Eriksson, P. G., Rautenbach, C.J.de W., Kaskaoutis, D. G., Grote, W., Dykstra, J, (2013) a, Assessment of chemical and mineralogical characteristics of airborne dust in the Sistan region, Iran. In Chemosphere 90 (2), pp. 227-236

Rashki, A., Kaskaoutis, D. G., Goudie, A. S., Kahn, R. A, (2013) b, Dryness of ephemeral lakes and consequences for dust activity, The case of the Hamoun drainage basin, southeastern Iran. In Science of The Total Environment 463-464, pp. 552-564

Reynolds, R., Belnap, J., Reheis, M., Lamothe, P., Luiszer, F, (2001), Aeolian dust in Colorado Plateau soils: Nutrient inputs and recent change in source,  Proc Natl Acad Sci USA, 98 (13), pp 7123–7127.

Sarani, F., Ahangar, A.G., Shabani, A. (2016) Predicting ESP and SAR by artificial neural network and regression models using soil pH and EC data (Miankangi Region, Sistan and Baluchestan Province, Iran). Archives of Agronomy and Soil Science, 6 (1) pp 1-12. DOI: 10.1080/03650340.2015.1040398

Schaetzl, R. J., Anderson, S, (2005. Soils: Genesis and Geomorphology, Cambridge University Press, pp 833.

Shahriari, A., Danesh Shahraki., Ganjali, M., Bameri, A, (2016), The relationship between climate conditions and airborne dust abundance in Zabol and Hirmand cities, First International Conference on Dust, Ahwaz, Iran

Skidmore, E.L, (2000), Air, soil, and water quality as influenced by wind erosion and strategies for mitigation, Second International Symposium of New Technologies for Environmental Monitoring and Agro-Applications Proceedings, Tekirdag, Turkey, pp 216-221.

Soderberg, K., Compton, J.S, (2007), Dust as a nutrient source for fynbos ecosystems, South Africa, Ecosystems, 10, pp 550–561.

Soil Survey Staff, (2004), Soil Survey Laboratory Methods Manual, Version No. 4.0. USDA-NRCS.

Stoorvogel, J J., Smaling, E. M. A, (1990), Assessment of soil nutrient depletion in Sub-Saharan Africa 1983–2000, Report 28, Winand Staring Centre, Wageningen.

Stoorvogel, J J., Van Breemen, N., Janssen B H, (1997), The nutrient input by Harmattan dust to a forest ecosystem in Cˆote d’Ivoire, Africa.Biogeochemistry. 37, pp 145–157.

Visser, S.M., Sterk, G, (2007. Nutrient dynamics wind and water erosion at the village scale in the Sahel, Land Degradation and Development, 18, pp 578–588.

Walkley A., Black, l.a, (1934), Chromic acid titration for determination of soil organic matter, Soil Science, 63, pp 251Pp.

Zobeck, T. M., Amantarozko, A, (2001), Effect of dust source clay and carbonate content on fugitive dust emissions, Proceedings of the US-EPA 10th Annual Emission Inventory, 89, pp 114-131.


مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 23 شهریور 1398
  • تاریخ دریافت: 19 اسفند 1397
  • تاریخ بازنگری: 30 خرداد 1398
  • تاریخ پذیرش: 23 شهریور 1398