| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 3,019 |
| تعداد مقالات | 33,734 |
| تعداد مشاهده مقاله | 44,973,254 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 46,421,385 |
بررسی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی مارن‌های غرب آبخیز مهارلو و تأثیر آن‌ها بر فرسایش و حفاظت خاک | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 31 خرداد 1404 | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2025.368766.1618 | ||
| نویسندگان | ||
| حمید حسینی مرندی* 1؛ سید مسعود سلیمان پور2؛ ابوالحسن مقیمی3؛ حمیدرضا پیروان4 | ||
| 1استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| 2دانشیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| 3استادیار، بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران | ||
| 4دانشیار، بخش تحقیقات حفاظت خاک و فرسایش، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف مارن‌ها سنگ‌هایی متخلخل و با درصد تخلخل 73 تا 95 درصد هستند. سازندهای مارنی رسوب‌زایی زیادی دارند و ویژگی‌های متفاوت فیزیکی و شیمیایی مارن‌ها، بر شدت و نوع فرسایش تأثیر دارند. شکل و شدت فرسایش آبی به‌شدت تحت تأثیر تغییرات بافت خاک است. مطالعات گذشته نشان می‌دهند که عوامل فیزیکی و شیمیایی مارن‌ها، مانند توزیع ذرات به‌ویژه ذرات شن بیشترین همبستگی را با شدت فرسایش آن‌ها، دارند. با افزایش مقدار ماسه در مقایسه با ذرات سیلت و رس، فرسایش آبکندی (خندقی) بیشتر ایجاد می‌شود. شاخص نسبت رس در ظهور فرسایش آبکندی تعیین‌کننده و شاخص حجم رواناب نیز در فرسایش سطحی و شیاری مارن‌ها تعیین‌کننده است. همچنین مقادیر سدیم، منیزیم، درصد کربن آلی، pH و SAR در اشکال فرسایش سطحی، شیاری و هزار‌دره‌ای مارن‌ها، اختلاف معنی‌داری نشان می‌دهند. خاک‌های مارنی موادی در حال تکامل هستند که با افزودنی‌هایی می‌توان ویژگی‌های ذاتی آن‌ها را بهبود بخشید و امکان استفاده از آن‌ها را به‌وجود آورد. استقرار پوشش گیاهی بر روی مارن‌ها نیز یک مسئله است و درصد رس و گچ موجود در مارن‌ها رابطه تنگاتنگی با استقرار گیاه بر روی خاک‌های مارنی دارد. بنابراین مارن‌ها مسائل و مشکلات با اهمیتی مرتبط با استفاده، تثبیت، ساخت‌وساز، فرسایش و رسوب‌زایی دارند. سازندهای مارنی در آبخیز مهارلو در استان فارس گسترش زیادی دارند و این امر نشان‌دهنده‌ی قابلیت زیاد حوضه برای ایجاد فرسایش و تولید رسوب بوده و شناخت ویژگی مارن‌های حوضه برای استفاده در برنامه‌های حفاظت خاک کاربرد دارد. مواد و روش‌ها آبخیزهای تنگ‌سرخ و بردکل با مساحت 500 هکتار جزء آبخیز مهارلو و در غرب شیراز قرار دارند. تقریباً تمام سطح این زیرحوضه‌ها را سازند زمین‌شناسی گچساران می‌پوشاند. با استفاده از نقشه‌های زمین‌شناسی، توپوگرافی و شیب و سایر مستندات موجود و مشاهده‌ی اشکال فرسایشی در صحرا، در سه کلاس شیب (کمتر از 5 درصد، 5 تا 10 درصد و 10 تا 20 درصد)، 11 نمونه‌ی خاک مارنی از عمق 30-0 سانتیمتر برداشت شد. هدایت الکتریکی عصاره‌ی اشباع خاک (ECe)، اسیدیته گل اشباع خاک (pH)، مقدار کلسیم، منیزیم، سدیم، کربنات، کلر، بیکربنات و کربن آلی اندازه‌گیری شدند. ظرفیت تبادل کاتیونی، درصد گچ و میزان کربنات کلسیم معادل، تعیین شد. تجزیه خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک بر اساس روش مؤسسه تحقیقات خاک و آب انجام شد. اندازه ذرات خاک با روش هیدرومتری و بافت خاک بر اساس طبقه‌بندی وزارت کشاورزی آمریکا تعیین شد. بررسی‌های آماری داده‌ها و تعیین تأثیر متغیرها بر نوع فرسایش با استفاده از آزمون t با دو جمعیت مستقل و همچنین تجزیه و تحلیل واریانس، تجزیه و تحلیل عوامل اصلی و مقایسه میانگین‌ها با استفاده از آزمون دانکن (با استفاده از نرم‌افزار آماری SPSS) انجام شد. نتایج و بحث مقدار کربنات کلسیم معادل در دو منطقه تفاوت معنی‌داری در سطح 1درصد داشته و مقدار آن در تنگ‌سرخ به‌مراتب بیشتر از بردکل است. در مقدار ماسه تفاوت در حدود 5 درصد بوده که مقدار آن در بردکل بیش از تنگ‌سرخ است. مقدار اسیدیته مارن‌های دو زیرحوضه نیز تفاوت معنی‌دار در سطح یک درصد داشته و در تنگ‌سرخ بیش از بردکل است. مقدار سولفات مارن‌های بردکل به‌مراتب بیش از تنگ‌سرخ است (معنی‌داری در سطح 5 درصد). مقدار بیکربنات در مارن‌های بردکل بیشتر از تنگ‌سرخ و تفاوت در سطح 5 درصد معنی‌دار است. اختلاف مقادیر کربنات کلسیم معادل، گچ، اسیدیته و کلسیم مارن‌ها در اشکال فرسایشی مختلف در سطح 5 و 1 درصد معنی‌دار است. در مقدار ظرفیت تبادل یونی و اسیدیته در مارن‌های دارای فرسایش آبکندی (خندقی) تفاوت معنی‌دار بین دو منطقه وجود دارد. مقادیر اسیدیته، کربنات کلسیم معادل، یون سدیم و مقدار رس در مارن‌های تنگ‌سرخ بیشتر بوده و در بقیه متغیرها مقدارها در بردکل بیشتر است. در دو واحد هیدرولوژیک موردبررسی، مقدار کربن آلی در فرسایش شیاری بیشترین و در فرسایش سطحی کمترین مقدار است. همچنین مقدار درصد رطوبت در فرسایش سطحی بیشترین و در فرسایش شیاری کمترین مقدار است. مقدار بیکربنات نیز در فرسایش شیاری بیشتر از سایر اشکال فرسایشی است. به دست آوردن مقدار عواملی مانند بیکربنات، کربنات کلسیم معادل، گچ، اسیدیته و یون کلسیم، درصد شن و مجموع سیلت و رس در خصوص بروز اشکال فرسایشی کمک‌کننده هستند. مقدار زیاد نسبت جذب سدیم (SAR) در مارن‌های منطقه، می‌تواند موجب غلبه بیشتر فرسایش سطحی و شیاری نسبت به آبکندی (خندقی) شود. در مارن‌های سازند گچساران، احتمالاً شوری تحت تأثیر افزایش مقدار گچ قرارگرفته و از نقش آن در تشدید فرسایش کاسته می‌شود. افزایش کربنات کلسیم موجب پایداری بیشتر مارن‌های آبخیز بردکل شده و به عبارتی اثر شوری و همچنین سدیم بیشتر را کنترل کرده است. درصد جذب آب مارن‌های تنگ‌سرخ نسبت به مارن‌های بردکل بیشتر است، بنابراین قابلیت حرکات فرسایشی از نوع توده‌ای نیز در مارن‌های تنگ‌سرخ بیشتر است. نتیجه‌گیری و پیشنهادها این بررسی نشان می‌دهد که ویژگی‌های مارن‌ها در آبخیز مهارلو به دلیل نقش مؤثر آن‌ها در فرسایش و رسوب، نیازمند توجه ویژه در مطالعات محلی است. برای کنترل فرسایش و رسوب در این حوضه، شناسایی ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی مارن‌ها مانند یون‌های بیکربنات، کلسیم، سدیم، شوری، و درصد شن و رس اهمیت دارد. همچنین، تاثیر ویژگی‌هایی مانند مقدار گچ در کاهش نقش شوری در فرسایش و تاثیر اسیدیته بر نوع فرسایش‌ها باید مد نظر قرار گیرد. در نتیجه، برای موفقیت پروژه‌های اجرایی، توجه به این ویژگی‌ها در مطالعات آبخیزداری ضروری است. برای مدیریت رسوب‌گذاری در حوضه مهارلو، پیشنهاد می‌شود از پوشش گیاهی و مالچ‌های زیست‌پذیر برای تثبیت خاک استفاده شود و سدهای رسوب‌گیر احداث گردد. همچنین، بهره‌گیری از فناوری‌های GIS و سنجش‌ازدور برای شناسایی مناطق بحرانی و تدوین برنامه‌های مدیریت منابع آب و خاک ضروری است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| آبخیزداری؛ پوشش گیاهی و تثبیت خاک؛ رسوب‌زایی مارن‌ها؛ ظرفیت تبادل کاتیونی؛ فرسایش آبکندی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Investigation of the Physicochemical Properties of Marls in the Western Maharlu Watershed and Their Effects on Erosion and Soil Conservation | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hamid Hosseinimarandi1؛ Seyed Masoud Soleimanpour2؛ Abualhasan Moghimi3؛ Hamidreza Peyrowan4 | ||
| 1Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran | ||
| 2Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Shiraz, Iran | ||
| 33- Assistant Professor of Soil and Water Department of Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, Shiraz, Iran | ||
| 44- Associate Professor, Soil Conservation and Watershed Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Tehran, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction and Goal Marl rocks are highly porous, with porosity ranging from 73% to 95%. These formations contribute significantly to sediment production, and their physical and chemical properties play a key role in determining the intensity and type of erosion. Variations in soil texture, such as sand, silt, and clay content, strongly influence the severity of water erosion. Studies show that the sand content is highly correlated with erosion intensity, and as the sand content increases relative to silt and clay, gully erosion becomes more prevalent. In contrast, the clay ratio index is a key factor in gully erosion, while the runoff volume index is vital for surface and rill erosion in marl formations. Significant differences have been observed in the sodium, magnesium, organic carbon content, pH, and SAR (sodium adsorption ratio) levels between different forms of erosion in marl soils, including surface, rill, and badland erosion. Marl soils are evolving materials, and their inherent properties can be enhanced through additives for various uses. The establishment of vegetation on marls is challenging due to the relationship between clay and gypsum content and plant growth. Thus, marls present significant challenges regarding land use, stabilization, construction, erosion, and sedimentation. The Maharlu watershed in Fars Province is home to extensive marl formations, which have a high potential for erosion and sediment production. Understanding the characteristics of these marls is essential for developing effective soil conservation strategies. Materials and Methods The Tang-e Sorkh and Bordkal watersheds, located in the Maharlu watershed to the west of Shiraz, cover an area of 500 hectares. Nearly the entire surface area of these sub-basins is covered by the Gachsaran geological formation. Using geological, topographic, and slope maps, along with field observations of erosion features, 11 marl soil samples were collected from a depth of 0–30 cm across three slope classes: less than 5%, 5–10%, and 10–20%. Soil parameters analyzed included the electrical conductivity of the saturation extract (ECe), pH of the soil saturation paste, and concentrations of calcium, magnesium, sodium, carbonate, chloride, bicarbonate, and organic carbon. Additionally, cation exchange capacity (CEC), gypsum content, and equivalent calcium carbonate content were measured. The physical and chemical properties were analyzed using methods from the Soil and Water Research Institute. Soil particle size was determined using the hydrometer method, and soil texture was classified according to the USDA system. Statistical analysis was performed using an independent-sample t-test, analysis of variance (ANOVA), principal component analysis, and Duncan’s test using SPSS statistical software. Results and Discussion The results revealed significant differences in various soil properties between the two regions. The equivalent calcium carbonate content was significantly higher in Tang-e Sorkh compared to Bordkal, with a 1% level of significance. The sand content was approximately 5% higher in Bordkal than in Tang-e Sorkh. The acidity (pH) of the marl soils also differed significantly between the two sub-basins, with Tang-e Sorkh having higher acidity. The sulfate content in Bordkal was significantly higher than in Tang-e Sorkh, while bicarbonate content was also higher in Bordkal, with the difference being significant at the 5% level. The analysis of different erosion types showed significant variations in the equivalent calcium carbonate, gypsum, acidity, and calcium content at both the 5% and 1% significance levels. For gully erosion, Tang-e Sorkh marls exhibited higher acidity, calcium carbonate, sodium, and clay content, while other variables were higher in Bordkal marls. The organic carbon content was highest in gully erosion and lowest in sheet erosion across both watersheds. Moisture content was highest in sheet erosion and lowest in gully erosion, while bicarbonate content was higher in gully erosion compared to other erosion types. Key variables such as bicarbonate, equivalent calcium carbonate, gypsum, acidity, calcium, sand content, and the sum of silt and clay were found to be helpful in predicting the occurrence of different erosion types. The high sodium adsorption ratio (SAR) in the marls can lead to more prominent surface and rill erosion compared to gully erosion. Increased gypsum content in the Gachsaran marl formation likely reduces the role of salinity in exacerbating erosion. Furthermore, higher calcium carbonate content contributes to greater stability in the Bordkal watershed, helping control salinity and sodium effects. The water absorption capacity of Tang-e Sorkh marls was found to be higher than that of Bordkal, which suggests a greater potential for mass erosion in Tang-e Sorkh. Conclusion and Suggestions The study highlights the critical role of marl characteristics in the Maharlu watershed, especially regarding erosion and sedimentation processes. To manage erosion and sediment deposition effectively, understanding the physicochemical properties of marls—such as bicarbonate, calcium, sodium ions, salinity, and the percentage of sand and clay—is essential. The influence of gypsum content on mitigating salinity’s impact on erosion, along with the effect of acidity on different erosion types, should also be considered. Incorporating these properties into watershed management plans is crucial for the success of erosion control projects. For sediment management in the Maharlu basin, recommendations include using vegetation cover and biodegradable mulches to stabilize soils and constructing sediment retention dams. Additionally, GIS and remote sensing technologies should be employed to identify critical areas for intervention and to develop comprehensive water and soil resource management plans. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Cation exchange capacity (CEC), Gully erosion, Marl sediment yield, Vegetation cover and soil stabilization, Watershed management | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 48 |
||