تعیین حساسیت اراضی به فرسایش بادی با استفاده از داده های میدانی در هامون‌ برینگک سیستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران

2 کارشناس ارشد پژوهشی، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران

3 کارشناس ارشد پژوهشی ، اداره کل منابع طبیعی آبخیزداری، سیستان و بلوچستان

چکیده

هدف از این پژوهش پهنه بندی حساسیت اراضی به فرسایش بادی در هامون برینگک سیستان با یک روش مناسب است. تعیین حساسیت اراضی، به اولویت‌بندی برنامه ریزی تثبیت کانونهای تولید گردوغبار و ماسه کمک شایانی می‌نماید. برای این منظور از شاخص-های میزان بادبردگی (فرسایش پذیری )، مقاومت برشی خاک و درصد تاج پوشش گیاهی استفاده شد. بدین منظور در منطقه برداشت حدفاصل دو هامون پوزک و صابوری که یکی از مهمترین کانونهای تولید ریزگرد وماسه در منطقه سیستان است تعداد 74عدد پیکه مدرج در دو ردیف نصب شدند و میزان بادبردگی در انتهای بادهای 120 روزه اندازه‌گیری شد. مقاومت برشی خاک سطحی نیز با استفاده از پره برشی تعیین گردید. میزان تراکم تاج پوشش گیاهی با استفاده از شاخص NDVI از تصاویر رقومی استخراج شد و روابط رگرسیونی و همبستگی بین شاخصها تعیین گردید. نتایج نشان داد که ارتباط بسیار معنی‌داری( در سطح 1%) بین مقاومت برشی خاک و میزان بادبردگی و درصد پوشش گیاهی وجود دارد ازاین رو برای پهنه‌بندی حساسیت خاک در منطقه برداشت می‌توان بجای اندازه‌گیری میزان برداشت خاک و یا تعیین آستانه فرسایش در تونل باد از مقاومت برشی در منطقه برداشت استفاده کرد. مقایسه نتایج حاصل از برآورد مدل رگرسیونی با ارقام واقعی بادبردگی در سطح 01/0 درصد معنی‌دار بودند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Identification of land sensitivity to wind erosion using field data in Hamoun-e Baringak, Sistan

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Abbasi 1
  • Azadeh Gohardoust 2
  • Farhad khaksarian 2
  • Mohammadreza Baranizadeh 3
1 Assistant Professor, Desert research division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
2 Researcher, Desert research division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
3 Researcher, Forest, Range and Watershed Management Organization, Sistan and Baluchestan, Iran.
چکیده [English]

This study provides an applied method to estimate the land sensitivity of wind erosion in the Hamoun-e Baringak Sistan, as an ephemeral lake. Due to the wide extent of the sources of dust and sand production in Sistan, finding areas that are prone to wind erosion is of paramount importance in prioritizing stabilization. For this purpose, indices of transport rate (erodibility), soil shear strength, and SAVI were conducted.  To investigate the land erodibility to aeolian transport, 74 graduated pins were embedded randomly in the ephemeral Baringak Lake bed and the aeolian transport rates were measured for the total study period. The shear strength of the soil surface was measured using Torvane. The vegetation canopy density was extracted from digital images using the SAVI index. The results showed that there is a very significant relationship (1%) between soil shear strength and SAVI indices with transport rates. It means that this proposed method may be also applied to estimate land sensitivity in environments instead of threshold friction velocity of wind erosion in the field. Comparison of the results of regression model estimation with transport rates in the field were significant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • transport rate
  • shear strength
  • Erosion pin
  • Sistan
اختصاصی، محمدرضا؛ اخوان قالیباف، محمد؛ عظیم زاده، حمیدرضا و امتحانی، محمدحسن (1382). مطالعه تغییرات پتانسیل فرسایش­پذیری بادی خاک در مقابل املاح مختلف به کمک دستگاه سنجش فرسایش بادی، منابع طبیعی ایران، 28-17:( 2)56. https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?ID=768
اختصاصی، محمد رضا، (1375). منشایابی تپه‌های ماسه‌ای، در حوزه دشت یزد – اردکان،  ناشر موسسه تحقیقات جنگل­ها و مراتع، 270 صفحه.  https://lib1.ut.ac.ir:8443/site/catalogue/1109746
حمیدیان پور، محسن؛ عباس، مفیدی و محمد، سلیقه (1395). تحلیل ماهیت و ساختار باد سیستان، مجله ژئوفیزیک، جلد 21، شماره 1، تابستان، صص 13-21۹. http://www.ijgeophysics.ir/article_33350.html .
سلوکی، حمید رضا و نوری نهاد، فرزانه. (1398). تأثیر خصوصیات خاک و فرسایش بادی بر روی سازه­های هیدرولیکی رودخانه سیستان، مخاطرات محیط طبیعی، 242-229: (18)9. doi: 10.22111/jneh.2018.22499.1333
سلوکی، حمیدرضا؛ خامه­چیان، ماشالله؛ حافظی مقدس، ناصر و علوی­پناه، سیدکاظم (1390). پهنه­بندی فرسایش بادی با استفاده از خصوصیات مهندسی در دشت سیستان، مجموعه مقالات سی­امین گردهمایی علوم زمین، تهران. 7ص. https://civilica.com/doc/182130/
ظهرابی، صادق؛ خسروی، حسن؛ مصباح­زاده، طیبه؛ جعفری، محمد و دستورانی، مصطفی (1398). بررسی سرعت آستانه­ی فرسایش بادی و تأثیرپذیری آن از خصوصیات خاک در کانون­های تولید گردوغبار استان البرز. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک. 13-10: (38)10. [https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=549845
عباسی، حمیدرضا (1389). تعیین اشکال ناهمواری­های و تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی شنزارهای کشور، گزارش نهایی موسسه تحقیقات جنگل­ها و مراتع کشور، ص 419.
عباسی، حمیدرضا (1400). سنتز مطالعات جامع مهار ریزگرد ، گزارش برنامه جامع مهار ریزگرد در هامون­های سیستان، موسسه تحقیقات جنگل­ها و مراتع کشور، در دست انتشار.
فیاض، محمد (1384). بررسی منشاء طوفان­های ماسه­ای دشت سیستان با استفاده از اطلاعات دورسنجی. فصلنامه تحقیقات مرتع و بیابان، دوره 12، شماره 1، صفحه:  41 تا 62 DOI: 10.22092/IJRDR.2019.119660.
محمودآبادی، مجید و زمانی، سمیرا (1392). بررسی تأثیر سرعت باد و توزیع اندازه ذرات خاک بر‎ ‎فرآیندهای حمل رسوب ناشی از فرسایش بادی، مهندسی و مدیریت آبخیز، 151-131: (4)3. DOI: 10.22092/IJWMSE.2012.101751
مفیدی، عباس؛ حمیدیان­پور، محسن؛ سلیقه، محمد و علیجانی، بهلول (1392). تعیین زمان آغاز، خاتمه و طول مدت وزش باد سیستان با بهره­گیری از روش­های تخمین نقطه تغییر: نشریه جغرافیا و مخاطرات محیطی، 112-87 : (6)8.  DOI:  10.22067/GEO.V0I0.25026
Abbasi, H.R., Opp, C., Khosroshahi, M., Gohardoust, A. (2016). Spatial and temporal variability aeolian transport rate in Sistan Baringak Hamoun using geostatistical models, The 34th National  and the 2nd International  Geosciences Congress, 22,24 February. www.sid.ir/fa/seminar/ViewPaper.aspx?ID=34535
Abbasi, H. R., Opp, C., Groll, M. Rohipour, H., Khosroshahi, M., Khaksarian, F. Gohardoust, A. (2018). Spatial and temporal variation of the aeolian sediment transport in the ephemeral Baringak Lake (Sistan Plain, Iran) using field measurements and geostatistical analyses. Zeitschrift für Geomorphologie, 61(4), pp 315-326. DOI: 10.1127/zfg/2018/0451
Bagnold, R. A. (1941). The Physics of Blown Sands and Desert Dunes. Methuen, New York. p 256.
Batt, R. G., Peabody, S. A. (1999). Threshold friction velocities for large pebble gravel beds. Journal of Geophysical Research: Atmospheres.  DOI: 10.1029/1999JD900484.
Belnap, J., Gillette, D. A. (1997). Disturbance of biological soil crusts: impacts on potential wind erodibility of sandy desert soils in southeastern Utah. Land Degradation and Development, 8(4), pp 355-362, DOI:10.1002/(SICI)1099-145X(199712)8:4<355::AID-LDR266>3.0.CO;2-H
Belnap, J., Phillips, S. L., Herrick, J. E., Johansen, J. R. (2007). Wind erodibility of soils at Fort Irwin, California (Mojave Desert), USA, before and after trampling disturbance: implications for land management. Earth Surface Processes and Landforms: The Journal of the British Geomorphological Research Group, 32(1), pp 75-84.‏ DOI:10.1002/esp.1372.
Cornelis, W. M., Gabriels, D., Hartmann, R. (2004). A parameterization for the threshold shear velocity to initiate deflation of dry and wet sediment. Geomorphology,  59(1–4),pp 43-51, DOI:10.1016/j.geomorph.2003.09.004.
Dong, Z., Liu, X., Wang, X. (2002). Wind initiation thresholds of the moistened sands. Geophysical Research Letters, 29(12), pp 25-1.‏ DOI:10.1029/2001GL013128.
Durham Geo Torvane (2021). https://www.forestry-suppliers.com/product_pages/products.php?mi=30430&itemnum=77399
Franti, T. G., Laflen, J. M., Watson, D. A. (1999). Predicting soil detachment from the high-discharge concentrated flow. Transactions of the ASAE, 42(2), pp 329-335.‏
Imam, E. (2011). Mapping of landscape cover using remote sensing and GIS in Chandoli National Park, India. Momona Ethiopian Journal of Science, 3(2). Pp 78-92, DOI: 10.4314/mejs.v3i2.67714
Lagacherie, P., and McBratney, A. B. (2006). Spatial soil information systems and spatial soil inference systems: perspectives for digital soil mapping. Developments in soil science, Volume 31, pp 3-22, DOI: 10.1016/S0166-2481(06)31001-X.
Li, F. R., Kang, L. F., Zhang, H., Zhao, L. Y., Shirato, Y., Taniyama, I. (2005). Changes in intensity of wind erosion at different stages of degradation development in grasslands of Inner Mongolia, China. Journal of Arid Environments 62(4), pp 567-585,‏ DOI: 10.1016/j.jaridenv.2005.01.014.
Li, F. R., Kang, L. F., Zhang, H., Zhao, L. Y., Shirato, Y., and Taniyama, I., (2005). Changes in intensity of wind erosion at different stages of degradation development in grasslands of Inner Mongolia, China. Journal of Arid Environments 62. pp 567–585. , DOI: org/10.1016/j.jaridenv.2005.01.014
Li, J., Okin, G. S., Herrick, J. E., Belnap, J., Munson, S. M., and Miller, M. E. (2010). A simple method to estimate the threshold friction velocity of wind erosion in the field. Geophysical Research Letters, 37(10), DOI: 10.1029/2010GL043245.
Marticorena, B., and Bergametti, G. (1995). Modeling the atmospheric dust cycle: 1. Design of a soil‐derived dust emission scheme. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 100(D8), pp 16415-16430,‏ DOI: 10.1029/95JD00690.
Marticorena, B., Bergametti, G., Gillette, D., and Belnap, J. (1997). Factors controlling threshold friction velocity in semiarid and arid areas of the United States. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 102(D19), 23277-23287,‏ DOI:10.1029/97JD01303.
Merz, W., and Bryan, R. B. (1993). Critical conditions for rill initiation on sandy loam Brunisols: laboratory and field experiments in southern Ontario, Canada. Geoderma,  57(4), pp 357-385.‏ DOI:10.1016/0016-7061(93)90050-U
Okin, G. S. (2008). A new model of wind erosion in the presence of vegetation. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 113(F2).‏ DOI: 10.1029/2007JF000758
Owens, P. R. (1964). The saltation of uniform sand in the air. Journal of Fluid Mechanics, 20, 225-242.‏ DOI:10.1017/S0022112064001173.
Raupach, M. R., Gillette, D. A., and Leys, J. F. (1993). The effect of roughness elements on wind erosion threshold. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 98(D2), 3023-3029.‏ DOI:10.1029/92JD01922.
Ravi, S., and D'Odorico, P. (2005). A field‐scale analysis of the dependence of wind erosion threshold velocity on air humidity. Geophysical Research Letters, 32(21),‏ DOI: 10.1029/2005GL023675
Hong, S. W., Lee, I. B., Seo, I. H., Kwon, K. S., Kim, T. W., Son, Y. H., and Kim, M. (2014). Measurement and prediction of soil erosion in the dry field using a portable wind erosion tunnel. Biosystems Engineering, 118,  pp 68-82. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2013.11.003
Shao, Y., and Lu, H. (2000). A simple expression for wind erosion threshold friction velocity. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 105(D17), pp 22437-22443. DOI:10.1029/2000JD900304.
Torri, D., Sfalanga, M., and Chisci, G. (1987). Threshold conditions for incipient rilling. Catena. Supplement (Giessen), 8(0722-0723). pp 97-105. https://www.cabdirect.org/cabdirect/abstract/19881917197.
Vos, H. C., Fister, W., Eckardt, F. D., Palmer, A. R., and Kuhn, N. J. (2020). Physical Crust Formation on Sandy Soils and Their Potential to Reduce Dust Emissions from Croplands. Land, 9(12), p 503. https://doi.org/10.3390/land9120503.
Worldview (2013). https://worldview.earthdata.nasa.gov/.
  • تاریخ دریافت: 22 دی 1399
  • تاریخ بازنگری: 06 اردیبهشت 1401
  • تاریخ پذیرش: 08 خرداد 1401
  • تاریخ اولین انتشار: 08 خرداد 1401
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1401