| تعداد نشریات | 286 |
| تعداد نشریات سازمان | 84 |
| تعداد شماره‌ها | 2,846 |
| تعداد مقالات | 32,300 |
| تعداد مشاهده مقاله | 41,386,933 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 18,562,131 |
ارزیابی عملکرد اقدام‌های آبخیزداری در کاهش فرسایش خاک در زیرآبخیز‌های نمونه و شاهد آبخیز معرف خامسان با استفاده از روش سزیم-137 | ||
| پژوهش های آبخیزداری | ||
| مقاله 2، دوره 36، شماره 2 - شماره پیاپی 139، تیر 1402، صفحه 2-17 اصل مقاله (2.41 M) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22092/wmrj.2022.358701.1474 | ||
| نویسندگان | ||
| حمید خدامرادی1؛ عبدالواحد خالدی درویشان* 2؛ سیدحمیدرضا صادقی3 | ||
| 1دانش‌آموخته کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس | ||
| 2دانشیار گروه آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس | ||
| 3استاد گروه آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، دانشگاه تربیت مدرس | ||
| چکیده | ||
| مقدمه و هدف خاک جزئی از هر بوم‌سازه و یکی از با ارزش‌ترین منابع مهم تولید غذا در هر کشور است که نقش بسزایی در ادامه‌ی حیات بشر دارد. امروزه فرسایش خاک از مهم‌ترین تهدیدهای منابع آب و خاک به‌شمار می‌آید و به یکی از مشکلات مهم محیط‌زیستی بشر تبدیل شده‌است. خاک از امنیت غذایی و کیفیت محیط‌زیست که هر دو برای زندگی انسان ضروری هستند، پشتیبانی می‌کند. هدف انجام این پژوهش ارزیابی عملکرد اقدام‌های آبخیزداری در زیرآبخیز نمونه‌ی آبخیز معرف خامسان بود. دریاچه‌ی سد مخزنی گاوشان در تراز بیشینه تا خروجی آبخیز خامستان عقب‌نشینی کرده‌است. این موضوع سبب‌شده فرسایش خاک حاصل از این آبخیز مستقیماً و با طی کم‌ترین فاصله وارد دریاچه سد گاوشان شود؛ از‌این‌رو ارزیابی عملکرد اقدام‌های انجام‌شده در این آبخیز به‌ویژه براساس نقشه‌ی توزیعی فرسایش و رسوب امری بسیار مهم می‌باشد. مواد و روش‌ها مرحله‌ی اول اندازه‌گیری فرسایش خاک با استفاده از سزیم-137، انتخاب منطقه‌ی شاهد یا مرجع است. از نقشه‌های شیب و کاربری زمین‌ها برای تعیین نهایی نقاط نمونه‌برداری در این پژوهش استفاده شد. پس از اندازه‌گیری فعالیت سزیم-137 (بکرل در کیلوگرم خاک)، برای محاسبه‌ی فرسایش خاک نیاز به موجودیت سزیم-137 در هر مترمربع نمونه‌ی خاک است. فعالیت سزیم-137 نقاط مرجع با درصد سزیم-137 باقی‌مانده در نقاط پژوهش مقایسه شد. اگر فعالیت سزیم-137 نمونه‌های خاک کم‌تر از فعالیت در نیم‌رخ مرجع بود ازدست‌رفتن خاک و فرسایش رخ داده است. افزایش فعالیت سزیم-137 در نمونه‌های خاک در مقایسه با نیم‌رخ مرجع بیان‌گر انتقال خاک به محل نمونه‌برداری خاک بود و به عنوان محل رسوب‌گذاری در نظر گرفته شد. نتایج و بحث نتایج مقایسه‌ی نقاط همانند در کاربری مرتع در هر دو زیرآبخیز نمونه و شاهد نشان داد که شرایط رسوب‌گذاری بر فرسایش غالب است. اندازه‌ی رسوب‌گذاری در کاربری مرتع همراه با اقدام‌های آبخیزداری (بانکت‌بندی، بذرپاشی و قرق) در زیرآبخیز نمونه با شیب 30-20% بیشتر از مرتع با همان ویژگی‌ها در زیرآبخیز شاهد بود. در کاربری مرتع همراه با اقدام‌های آبخیزداری در شیب بیشتر از 60-30 % شرایط فرسایشی غالب‌بود، اما فرسایش در شرایط حفاظت‌شده در مقایسه با نقطه‌ی همانند در زیرآبخیز شاهد کم‌تر بود. نتیجه گیری و پیشنهادها نتایج اندازه‌ی فرسایش و رسوب‌گذاری در هر دو زیرآبخیز نمونه و شاهد در کاربری مرتع با شیب 30-20 % نشان داد که شرایط رسوب‌گذاری غالب است. اما اندازه‌ی رسوب‌گذاری در مرتع همراه با اقدام‌های آبخیزداری در زیرآبخیز نمونه افزایش 1445/65 درصدی را در مقایسه با مرتع بدون اقدام‌های حفاظتی در زیرآبخیز شاهد نشان داد که این یافته گویای تأثیر مثبت اقدام‌های آبخیزداری در مراتع زیرآبخیز نمونه با شیب 30-20 % است. این یافته نشان‌دهنده‌ی اثر ویژه‌ی بانکت‌بندی بر افزایش تله‌اندازی رسوب کاهش حجم و سرعت رواناب و در نتیجه کاهش قدرت انتقال رسوب است. همچنین در شیب 60-30 % نیز اگرچه در هر دو زیرآبخیز نمونه و شاهد شرایط فرسایش غالب بود، اما اقدام‌های آبخیزداری در کاربری مرتع در زیرآبخیز نمونه در مقایسه با نقطه‌ی همانند در زیرآبخیز شاهد کاهش 28/57 درصدی اندازه‌ی فرسایش خاک را نشان داد. با توجه به عملکرد مثبت اقدام‌های آبخیزداری به‌ویژه بانکت‌بندی، پیشنهاد می‌شود از این اقدام در سایر آبخیزهای مشابه با آبخیز معرف خامسان نیز استفاده شود. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| بانکت‌بندی؛ توزیع مکانی فرسایش؛ رسوب‌دهی؛ قرق؛ نسبت تحویل رسوب | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Performance Evaluation of Watershed Management Measures in Reducing Soil Erosion in Treated and Control Sub-Watersheds of Khamsan Representative Watershed using Cs-137 Method | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hamid Khodamoradi1؛ Abdulvahed Khaledi Darvishan2؛ Seyed Hamid Reza Sadeghi3 | ||
| 1Former Master Student, Department of Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran | ||
| 2Associate Professor, Department of Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran | ||
| 3Professor, Department of Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction and Objective Soil is a part of every ecosystem and one of the most valuable and important sources of food production in every country, which plays a significant role in the continuation of human life. Today, soil erosion is one of the most important threats to water and soil resources and has become one of the most important human environmental problems. Soil supports food security and environmental quality, both of which are essential for human life. The purpose of this research was to evaluate the performance of watershed management measures in the treated sub-watershed of Khamsan representative watershed. The lake of Gavshan Reservoir has receded at the maximum level to the outlet of the Khamsan watershed. This has caused soil erosion from this watershed to enter the Gavshan dam lake directly and with the shortest distance. Therefore, it is very important to evaluate the performance of the measures taken in this watershed, especially based on the distribution map of erosion and sedimentation. Materials and Methods The first step of measuring soil erosion using cesium-137 is to select a control or reference area. Slope and land use maps were used to determine the final sampling points in this research. After measuring the activity of cesium-137 (becquerels per kilogram of soil), the presence of cesium-137 per square meter of soil sample is needed to calculate soil erosion. The activity of cesium-137 in reference points was compared with the activity of cesium-137 remaining in the research points. If the cesium-137 activity of the soil samples was lower than the activity in the reference profile, soil loss and erosion occurred. The increase in the activity of cesium-137 in the soil samples compared to the reference profile was indicative of soil transfer to the sampling point and considered as a sedimentation site. Results and Discussion The results of the comparison of the same points in the rangelands in both treated and control sub-watersheds showed that sedimentation conditions prevail over erosion. The amount of sedimentation in the rangelands with watershed management measures (contour trenching, seeding and exclosure) in the treated sub-watershed with a slope of 20-30% was more than the rangeland with the same characteristics in the control sub-watershed. In rangeland with watershed management measures, erosion conditions prevailed in the slope of more than 30-60%, but erosion in protected conditions was less compared to the same point in the control sub-watershed. Conclusion and Suggestions The results of the amount of erosion and sedimentation in both treated and control sub-watersheds in rangeland with a slope of 20-30% showed that sedimentation conditions prevail. However, the amount of sediment deposition in the rangeland with watershed management measures in the treated sub-watershed showed an increase of 1445.65% compared to the rangeland without protective measures in the control sub-watershed, which indicates the positive effect of watershed management measures in the treated sub-watershed rangelands with a slope of 20-30%. This finding shows the special effect of contour trenching on increasing sediment trapping, reducing the volume and speed of runoff, and thus reducing the power of sediment transfer. Also, in the slope of 30-60%, although erosion conditions prevailed in both treated and control sub-watersheds, watershed management measures in rangeland in the treated sub-watershed showed a 28.57% reduction in soil erosion compared to the same point in the control sub-watershed. Considering the positive performance of watershed management measures, especially contour trenching, it is suggested to use these measures in other watersheds similar to Khamsan representative watershed. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Contour trenching, exclosure, sediment delivery ratio, sediment yield, spatial distribution of erosion | ||
| مراجع | ||
|
Arata L, Meusburger K, Frenkel E, A’Campo-Neuen A, Iurian AR, Ketterer ME, Mabit L, Alewell C. 2016. Modelling deposition and Erosion rates with RadioNuclides (MODERN)–Part 1: A new conversion model to derive soil redistribution rates from inventories of fallout radionuclides, Journal of Environmental Radioactivity, 162: 45-55. Arata Meusburger K, Bürge A, Zehringer M, Ketterer ME, Mabit L, Alewell C. 2017. Decision support for the selection of reference sites using 137Cs as a soil erosion tracer, Soil, 3(3): 113-122. Basuki T, Miyashita S, Tsujimoto M, Nakashima S. 2018. Deposition density of 134Cs and 137Cs and particle size distribution of soil and sediment profile in Hibara Lake area. Fukushima: An investigation of 134Cs and 137Cs indirect deposition into lake from surrounding area, Journal of Radioanalytical and Nuclear Chemistry, 316(3): 1039-1046. Blake WH, Wallbrink PJ, Wilkinson SN, Humphreys GS, Doerr SH, Shakesby RA, Tomkins KM. 2009. Deriving hillslope sediment budgets in wildfire affected forests using fallout radionuclide tracers, Geomorphology, 104(3-4): 105-116. Blanco H, Lal R. 2008: Principles of Soil Conservation and Management: Springer Science+ Business Media BV p 626. Borrelli P, Robinson DA, Fleischer LR, Lugato E, Ballabio C, Alewell C, Meusburger K, Modugno S, Schütt B, Ferro V, Bagarello V. 2017. An assessment of the global impact of 21st century land use change on soil erosion, Nature Communications, 8(1): 1-13. Ellison WD. 1947. Soil erosion studies, Part II, Agricultural Engineering, 1(28): 197-201. Estrany J, Garcia C, Martínez-Carreras N, Walling DE. 2012. A suspended sediment budget for the agricultural Can Revull catchment (Mallorca, Spain), Zeitschrift für Geomorphologie, Supplementary Issues, 56(3): 169-193. Fulajtar E, Mabit L, Renschler CS. Zhi Yi AL. 2017. Use of 137Cs for soil erosion assessment. FAO-IAEA. Gheysari F, Ayoubi S, Abdi M. 2016. Using Cesium-137 to estimate soil particle redistribution by wind in an arid region of central Iran, Eurasian Journal of Soil Science, 5(4): 285-293. He Q, Walling DE. 2003. Testing distributed soil erosion and sediment delivery models using 137Cs measurements, Hydrological Processes, 17(5): 901-916. Heydari M, Zahmatkesh Maromi H, Karam A. 2022. Soil erosion hazard Zonation using SLEMSA model in the Ziarat catchment, Researches in Earth Sciences, 12(4): 50-67. (In Persian). Ivanov M, Golosov V, Shamsurina E. 2015. Evaluation of optimal number of soil samples for detail reconstruction of initial field of 137Cs fallout in Chernobyl affected areas, Eurasian Journal of Soil Science, 4(4): 227-233. Jin F, Yang W, Fu J, Li Z. 2021. Effects of vegetation and climate on the changes of soil erosion in the Loess Plateau of China, Science of The Total Environment, 773: 145514. Khodadadi M, Mabit L, Zaman M, Porto P, Gorji M. 2019. Using 137Cs and 210Pbex measurements to explore the effectiveness of soil conservation measures in semi-arid lands: a case study in the Kouhin region of Iran, Journal of Soils and Sediments, 19(4): 2103-2113. Li M, Li Z, Yao W, Liu P. 2009. Estimating the erosion and deposition rate in a small watershed by the 137Cs tracing method, Applied Radiation and Isotopes, 67(2): 362-366. Loughran RJ, Pennock DJ, Walling DE. 2002. Spatial distribution of caesium-137. In: Zapata, F. (Ed.), Handbook for the Assessment of Soil Erosion and Sedimentation Using Enviernmental Radionuclides. Springer, Netherlands, pp. 97-109. Mabit L, Bernard C, Laverdier. M.. 2007. Assesment of erosion in the Boyer River watershed (Canada) using a GIS oriented sampling sterategy and Cs-137 measurments, Catena, 71(2): 242-249. Mabit L, Klik A, Benmansour M, Toloza A, Geisler A, Gerstmann UC. 2009. Assessment of erosion and deposition rates within an Austrian agricultural watershed by combining 137Cs, 210Pbex and conventional measurements, Geoderma, 150(3-4): 231-239. Nikkami D, Shadfar S. 2021. Soil erosion mapping in sediment gauged watersheds of Iran, Watershed Engineering and Management, 13(2): 479-496. (In Persian). Nosrati K, Haddadchi A, Zare MR, Shirzadi L. 2015. An evaluation of the role of hillslope components and land use in soil erosion using 137Cs inventory and soil organic carbon stock, Geoderma, 243-244: 29-40. Olson KR, Gennadiyev AN, Zhidkin AP, Markelov MV, Golosov VN, Lang JM. 2013. Use of magnetic tracer and radio-cesium methods to determine past cropland soil erosion amounts and rates, Catena, 104: 103-110. Petrovic J, Dragovic S, Dragovic R, ÐorCevic M, Ðokic M, Zlatkovic B, Walling D. 2016. Using Cs-137 measurements to estimate soil erosion rates in the Pcinja and South Morava River Basins, southeastern Serbia, Journal of Environmental Radioactivity, 158-159: 71-80. Sedighi F, Khaledi Darvishan A, Zare MR. 2021. Effect of watershed geomorphological characteristics on sediment redistribution, Geomorphology, 375: 107559. Shahoei S, Khaledian H. 2005. Relation of Cs-137 fallout with annual precipitation in northwestern iran, Iranian Journal of Soil and Waters Sciences, 19(1): 77-86. (In Persian). Theocharopoulos SP, Florou H, Walling DE, Kalantzakos H, Christou M, Tountas P, Nikolaou T. 2003. Soil erosion and deposition rates in a cultivated catchment area in central Greece, estimated using the 137Cs technique, Soil and Tillage Research, 69(1-2): 153-162. Velasco H. 2019. Modifications in the gamma dose rate in air due to downward and lateral mobility of 137Cs in the soil, Journal of Environmental Radioactivity, 198(1): 159-164. Walling DE, He Q, Whelan PA. 2003. Using Cs-137 measurements to validate the application of the AGNPS and ANSWERS erosion and sediment yield models in two small Devon catchments, Soil and Tillage Research, 69(1-2): 27-43. Walling DE, He Q, Zhang Y. 2014. Conversion models and related software. In: Guidelines for Using Fallout Radionuclides to Assess Erosion and Effectiveness of Soil Conservation Strategies. IAEA-TECDOC-1741. IAEA Publication, Vienna, Austria, pp. 125-148. Walling DE, Quine TA. 1991. Use of 137Cs measurements to investigate soil erosion on arable fields in the UK: Potential applications and limitations, European Journal of Soil Science, 42(1): 147-165. Walling DE, Zhang Y, He Q. 2007. Models for converting measurements of environmental radionuclide inventories (137Cs, Excess 210Pb, and 7Be) to estimates of soil erosion and deposition rates (including software for model implementation). University of Exeter, UK. Yue Y, Keli Z, Liang L, Qianhong M, Jianyong L. 2019. Estimating long-term erosion and sedimentation rate on farmland using magnetic susceptibility in northeast China, Soil and Tillage Research, 187: 41-49. Zapata F. 2003. The use of environmental radionuclides as tracers in soil erosion and sedimentation investigations: recent advances andfuture developments, Soil and Tillage Reeserch, 69(1-2): 3-13. Zhang J, Yang M, Deng X, Liu Z, Zhang F. 2019. The effects of tillage on sheet erosion on sloping fields in the wind-water erosion crisscross region of the Chinese Loess Plateau, Soil and Tillage Research, 187: 235-245. Zhang John XC, Zhanga GH, Liuc BL, Liud B. 2016. Using Cesium-137 to quantify sediment source contribution and uncertainty in a small watershed, Catena, 140: 116-124. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 500 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 645 |
||