
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 642 |
تعداد مقالات | 6,703 |
تعداد مشاهده مقاله | 9,288,195 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,680,971 |
امکانسنجی استفاده از بنتونیت در احیای پایداری خاکدانه در خاک کاربریهای مختلف پس از وقوع آتش | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 8، دوره 32، شماره 1، فروردین 1404، صفحه 175-196 اصل مقاله (1.18 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2025.22866.3766 | ||
نویسندگان | ||
زینب براری شهیدانی1؛ لیلا غلامی* 2؛ عطاالله کاویان3 | ||
1دانشآموخته کارشناسیارشد مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران. | ||
2نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران. | ||
3استاد گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران. | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: پایداری خاک بیانگر مقاومت ساختمان خاک در برابر نیروهای خارجی مانند برخورد قطرات باران و فرسایش پاشمانی است. برخی عوامل انسانی مانند آتشسوزی نه تنها باعث کاهش پوشش گیاهی، لخت شدن سطح خاک و آسیبپذیری آن میشوند، بلکه اثرات مخربی بر پایداری خاکدانههای سطحی دارد. آتشسوزی با کاهش ماده آلی، کاهش پایداری خاکدانهها و کاهش کیفیت خاک باعث مستعد شدن خاک برای فرسایش میشود. با توجه به اینکه استقرار پوشش گیاهی در مناطقی که دچار آتشسوزی شده به زمان و هزینه زیادی نیازمند است، کاربرد افزودنیهای خاک بهمنظور احیا پوشش گیاهی و افزایش پایداری خاکدانهها در مناطقی که دچار آتشسوزی شده، گام مهمی در احیای این مناطق است. کاربری اراضی بر تغییرات عامل فرسایشپذیری خاک اثرات معنیدار داشته و بررسیها نشان داده است که کاربری جنگل در مقایسه با کاربریهای مرتع و زراعی دارای کمترین میزان عامل فرسایشپذیری خاک است. پژوهش حاضر با هدف بررسی پایداری خاکدانه در خاک در قبل و بعد از آتشسوزی با استفاده از افزودنی بنتونیت با سطحهای مختلف در کاربریهای جنگل، مرتع و کشاورزی انجام شد. مواد و روشها: ابتدا خاک جمعآوری شده از هر کاربری در کرتها قرار گرفت و به وزن مخصوص در شرایط طبیعی رسانده شد و تحت شرایط آتشسوزی متوسط انجام شد. سپس خاکستر باقیمانده از سطح کرتهای آتشسوزی جمعآوری گردید و شبیهسازی باران با شدت 90 میلیمتر بر ساعت و مدت زمان 10 دقیقه در تیمارهای شاهد (خاک بدون افزودنی، خاک آتشسوزی شده و آتشسوزی نشده)، خاک آتشسوزی شده و نشده حاوی سطوح مختلف بنتونیت با مقادیر 15، 30 و 45 درصد در سه تکرار انجام شد. شبیهساز باران استفاده شده در پژوهش حاضر روی یک ساختار فلزی به فرم A و با قابلیت تنظیم ارتفاع دو تا 7/2 متر مستقر شده است. برای اندازه گیری پایداری خاکدانههای خاک، خاک سطحی با مقدار حدود 50 گرم از سطح فنجانهای پاشمان جمعآوری و با استفاده از روش الک تر، پایداری خاکدانهها محاسبه شد. بهمنظور انجام کلیه تحلیلهای آماری از نرمافزارهای Excel و SPSS استفاده شد. بهمنظور استخراج مولفههای دانهبندی خاکدانه شامل میانگین، انحراف معیار، چولگی و کشیدگی و همچنین کلیهی متغیرهای،10D، 50D، 90D، 10-D90D، 10D/90D، 25D-75D و 25D/75D برحسب میکرومتر در تیمارهای مختلف از ماکروی GRADISTAT تحت نرمافزار Excel استفاده شد.. یافتهها: تاثیر افزودنی بنتونیت روی خاک کاربری جنگل نشان داد که بنتونیت با سطح 15 درصد نسبت به دوسطح دیگر باعث افزایش پایداری خاکدانهها در ذرات ریزتر و سطحهای 30 و 45 درصد باعث افزایش پایداری خاکدانهها در ذرات درشتتر شد. در کاربری مرتع هر سه سطح افزودنی باعث افزایش پایداری خاکدانههای درشتتر گردید. در کاربری کشاورزی افزودنی بنتونیت در سطوح 15 و 30 درصد روی پایداری خاکدانههای ریزتر تاثیرات بیشتری را نشان داد. تاثیر کاربری اراضی بر پایداری خاکدانههای خاک نشان داد که کاربری بر 10D، 50D، 90D، 10/D90D، 10D-90D، 25D/75D، 25D-75D، جورشدگی، چولگی و کشیدگی خاکدانههای خاک تاثیر معنیدار در سطح 99 درصد داشت. تیمار آتشسوزی نیز بر 90D، 10/D90D، 10D-90D، جورشدگی و کشیدگی خاکدانههای خاک در سطح 99 درصد معنیدار و بر 25D-75D در سطح 95 درصد معنیدار بود. اثر افزودنی بنتونیت در قبل و بعد از آتش بر 10D، 50D، 90D، 10/D90D، 10D-90D، 25D-75D و چولگی خاکدانههای خاک در سطح 99 درصد معنیدار بود. اثر متقابل کاربریها و آتشسوزی نیز بر 90D، 10/D90D، 10D-90D، جورشدگی و کشیدگی خاکدانههای خاک در سطح 99 درصد معنیدار بود. همچنین اثر متقابل کاربریها و افزودنی بنتونیت بر 10D، 50D، 90D، 10/D90D، 10D-90D، 25D-75D و چولگی خاکدانههای خاک در سطح 99 درصد معنیدار و بر جورشدگی و کشیدگی در سطح 95 درصد معنیدار بود. نتیجهگیری: نتایج نشان داد که افزودنی بنتونیت میتواند بهعنوان اصلاحکننده خاک و با ایجاد چسبندگی در سطح خاک، خاکدانهها را در برابر برخورد قطرات باران پایدارتر کرده و فرسایش خاک را کاهش دهد. با توجه به نتایج حاصل از پژوهش حاضر میتوان بیان نمود که رس بنتونیت در مدیریت و کاهش فرسایش خاک مؤثر است؛ هر چند جمعبندی نهایی منوط به انجام پژوهشهای گستردهتر در عرصههای طبیعی است. نتیجهگیری: نتایج نشان داد که افزودنی بنتونیت میتواند بهعنوان اصلاحکننده خاک و با ایجاد چسبندگی در سطح خاک، خاکدانهها را در برابر برخورد قطرات باران پایدارتر کرده و فرسایش خاک را کاهش دهد. با توجه به نتایج حاصل از پژوهش حاضر میتوان بیان نمود که رس بنتونیت در مدیریت و کاهش فرسایش خاک مؤثر است؛ هر چند جمعبندی نهایی منوط به انجام پژوهشهای گستردهتر در عرصههای طبیعی است. نتیجهگیری: نتایج نشان داد که افزودنی بنتونیت میتواند بهعنوان اصلاحکننده خاک و با ایجاد چسبندگی در سطح خاک، خاکدانهها را در برابر برخورد قطرات باران پایدارتر کرده و فرسایش خاک را کاهش دهد. با توجه به نتایج حاصل از پژوهش حاضر میتوان بیان نمود که رس بنتونیت در مدیریت و کاهش فرسایش خاک مؤثر است؛ هر چند جمعبندی نهایی منوط به انجام پژوهشهای گستردهتر در عرصههای طبیعی است. نتیجهگیری: نتایج نشان داد که افزودنی بنتونیت میتواند بهعنوان اصلاحکننده خاک و با ایجاد چسبندگی در سطح خاک، خاکدانهها را در برابر برخورد قطرات باران پایدارتر کرده و فرسایش خاک را کاهش دهد. با توجه به نتایج حاصل از پژوهش حاضر میتوان بیان نمود که رس بنتونیت در مدیریت و کاهش فرسایش خاک مؤثر است؛ هر چند جمعبندی نهایی منوط به انجام پژوهشهای گستردهتر در عرصههای طبیعی است.نتیجهگیری: نتایج نشان داد که افزودنی بنتونیت میتواند بهعنوان اصلاحکننده خاک و با ایجاد چسبندگی در سطح خاک، خاکدانهها را در برابر برخورد قطرات باران پایدارتر کرده و فرسایش خاک را کاهش دهد. با توجه به نتایج حاصل از پژوهش حاضر میتوان بیان نمود که رس بنتونیت در مدیریت و کاهش فرسایش خاک مؤثر است؛ هر چند جمعبندی نهایی منوط به انجام پژوهشهای گستردهتر در عرصههای طبیعی است. | ||
کلیدواژهها | ||
افزودنی بنتونیت؛ آتشسوزی؛ پاشمان خاک؛ پایداری خاکدانه؛ شبیهساز باران | ||
مراجع | ||
1.Vaezi, A. R., Rahmati, S., & Bayat, H. (2018). Evaluating the susceptibility of aggregate sizes to interrill erosion based on aggregate stability indices. Journal of Water and Soil Conservation, 25(2), 169-185. [In Persian] 2.Haghjoo, Z., Gholami, L., Kavian, A., & Mosavi, S. R. (2019). Changes study of soil splash and stability of soil aggregates using polyvinyl acetate. Iranian Journal of Watershed Management Science,13 (47), 52-62. [In Persian]
3.Huang, J., Wu, P., & Xining, Z. (2013). Effects of rainfall intensity, underlying surface and slope gradient on soil infiltration under simulated rainfall experiments. Catena, 104, 93-102.
4.Mohammadian Khorasani, S., Homaee, M., & Pazira, E. (2015). Evaluating soil aggregate stability using classical methods and fractal models. Journal of Water and Soil Resources Conservation, 4(3), 39-51. [In Persian]
5.Kinnell, P. I. A., & Yu, B. (2020). CLIGEN as a weather generator for predicting rainfall erosion using USLE based modelling systems. Catena,194, 104745.
6.Mohabbati, N., Gholami, L., Kavian, A., & Shokrian, F. (2022). Effect of compost and zeolite at various time periods on amount of soil splash. Journal of Water and Soil Conservation, 28(4), 207-224. [In Persian]
7.DeBano, L. F. (1981). Water repellent soils: a state-of-the-art. General technical report PSW-46, forest service, US Department of Agriculture, Washington, DC, 21 p.
8.De Vente, J., Poesen., J., Verstraeten, G., Van Rompaey, A., & Govers, G. (2008). Spatially distributed modelling of soil erosion and sediment yield at regional scales in Spain. Global and Planetary Change, 60(34), 393-415.
9.Barthes, B. G., Kouoa, E., Larre-Larrouy, M. C., Razafimbelo, T. M., de Luca, E., Azontonde, A., Neves, C.S., de Freitas, P. L., & Feller, C. L. (2008). Texture and sesquioxide effects on water stable aggregates and organic matter in some tropical soils. Geoderma, 143, 14-25. 10.Bronick, C. J., & Lal, R. (2005). Manuring and rotation effects on soil organic carbon concentration for different aggregate size fractions on two soils in northeastern Ohio. USA, Soil Tillage. Research, 81, 239-252.
11.Skaggs, T. H., Arya, L. M., Shouse, P. J., & Mohanty, B. P. (2001). Estimating particle size distribution from limited soil texture data. Soil Science Society American Journal, 65, 1038-1044.
12.Kemper, W. D., & Rosenau, R. C. (1986). Aggregate stability and size distribution, in: Methods of Soil Analysis. Part 1. Physical and Mineralogical Methods, Klute, A., Ed. pp. 425-442.
13.Samie, F., Yaghmaeian Mahabadi, N., Abrishamkesh, S., & Maslahatjou, A. (2022). Impact of land use change on erodibility and soil quality indicators (case study: Sidasht, Guilan Province). Agricultural Engineering, 45(1), 57-78. [In Persian]
14.Sadeghi, P. S., & Khaledi Darvishan, A. (2020). Effect of fire treatment on aggregate stability and splash components in laboratory condition. Watershed Engineering and Management, 15(22023), 185-200.
15.Gholami, L., Kavian, A., Kiani-Harchegani, M., Karimi, N., & Serrano Bernardo, F. (2024). Investigating the zeolite performance in soil and water conservation after prescribed fires in degraded rangelands. Trees, Forests and People, 16, 100576.
16.Abedi Kopaie, J., & Sohrab, F. (2004). The effect of zeolite and bentonite minerals on the hydraulic properties of soils. Crystallography and mineralogy conference of Iran. 12, 562-567. [In Persian] 17.Amani Dashtaki, E., Ghasemi, A. R., Nouri, M. R., & Motaghian, H. R. (2021). Effect of vermiculite, bentonite and zeolite on evaporation and soil characteristic moisture curve. Journal of Water and Soil Conservation,28 (2), 83-101. [In Persian]
18.Khorram Jah, F. (2014). A review of bentonite types and their applications in various industries, especially the drilling industry. The First National Conference of New Techniques in Oil Industry Laboratory Equipment and Materials. [In Persian]
19.Gholami, L., Karimi, N., & Kavina, A. (2019). Soil and water conservation using biochar and various soil moisture in laboratory conditions. Catena, 104151.
20.Gholami, L., Banasik., K., Sadeghi, S. H. R., Khaledi Darvishan, A. V., & Hejduk, L. (2014). Effectiveness of straw mulch on infiltration, splash erosion, runoff and sediment in laboratory conditions. Journal of Water and Land Development, 22 (VII-IX), 51-60. 21.Karimi, N., Gholami, L., & Kavian, A. (2019). Protective role of biochar in different soil moisture for prevent soil loss in laboratory conditions. Iran-Watershed Management Science & Engineering, 23 (3), 223-235. [In Persian]
22.Ayoubi, A., Feizi, Z., Mosaddeghi, M. R., & Besaltpour, A. A. (2018). Investigating the application of biochar, bentonite clay and polyvinyl acetate polymer on some mechanical properties of sand deposits. Agricultural Engineering, 41(2), 83-97. [In Persian]
23.Kavian, A., Mohammadi, M., Cerdà, A., Fallah, M., & Gholami, L. (2019). Design, manufacture and calibration of the SARI portable rainfall simulator for field and laboratory experiments. Hydrological Sciences Journal, 1581364.
24.Molai Renani, M., Bashri, H., Basiri, M., & Mossadeghi, M. (2013). Evaluation of the stability of soil structure by sieve method in some pasture places of Isfahan province. Agricultural Sciences and Techniques and Natural Resources, Water and Soil Sciences, 18(70), 131-121. [In Persian]
25.Gholami, L., Khaledi Darvishan, A., Artemi, V., Cerdà, & A., Kavian, A. (2021). Effect of storm pattern on soil erosion in damaged rangeland; field rainfall simulation approach. Journal of Mountain Science, 18(3), 706-715.
26.Bameri, M., Khormali, F., & Kheirabadi, H. (2021). Effect of Bentonite clay and slope on sediment concentration and some hydraulic characteristics flow in the loess soil. Journal of Agricultural Engineering Soil Science and Agricultural Mechanization, (Scientific Journal of Agriculture), 44(2), 159-174. [In Persian]
27.Bouslihim, Y., Rochdi, A., & Paaza, N. E. A. (2021). Machine learning approaches for the prediction of soil aggregate stability. Heliyon, 7(3), e06480.
28.Benkova, M., Filcheva, E., Raytchev, T., Sokolowska, Z., & Hajnos, M. (2005). Impact of different ameliorants on humus state in acid soil polluted with heavy metals. 46-58.
29.Moradi, N., Emami, H., Astaraei, A. R., Fotovat, A., & Ghahraman, B. (2017). The effect of nanoparticles of Aluminum oxide and Silicon oxide on soil structural stability indices. Water and Soil Conservation, 23(5), 253-265. [In Persian]
30.Gholami, L., Haghjoo, Z., & Kavian, A. (2017). Effect of polyvinyle acetate polymer on soil surface resistance variations. Watershed Research,31(4), 84-93. [In Persian]
31.Godarzi, M., Azimi, M. S., & Banj Shafiei, Sh. (2015). Investigating the fire effects on the physical and chemical characteristics of rangeland soil. Journal of Rangeland, 2(1), 53-64. [In Persian]
32.Mataix-Solera, J., Cerdà, A., Arcenegui, V., Jordán, A., & Zavala, L. M. (2021). Fire effects on soil aggregation: A review. Earth-Science Reviews, 109(1-2), 44-60.
33.Agbeshie, A. A., Abugre, S., Atta-Darkwa, T., & Awuah, R. (2022). A review of the effects of forest fire on soil properties. Journal of Forestry Research, 33(5), 1419-1441.
34.Tao, T. (2021). The correlation between fire and boreal forest soil degradation: a review of the effects of forest fire on soil properties. Faculty of Natural Resources Management Lakehead University.
35.Sharifi, Z., & Azadi, N. (2020). Comparative study of the effects of wildfire and land use change on soil organic carbon decomposition rate in aggregate size fraction in the Northern Zagros Oak Forest. Journal of Water and Soil Conservation, 27(4), 167-184. [In Persian]
36.Akbari, S., & Vaezi, A. R. (2015). Investigating aggregates stability against raindrops impact in some soils of a semi-arid region, North West of Zanjan. Water and Soil Science, 25(2), 65-77. [In Persian]
37.Verma, S., & Jayakumar, S. (2012). Impact of forest fire on physical, chemical and biological properties of soil: A review. Proceedings of the International Academy of Ecology and Environmental Sciences, 2(3), 168.
38.Mokhtari, P., Ayoubi, Sh., & Mosaddeghi, M. R. (2013). Aggregate structure and soil organic carbon pools in aggregate size fractions as affected by slope gradient and land use change in hilly regions, Western Iran. Iranian Journal of Soil and Water Research, 44(2): 193-202. [In Persian] | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 98 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 52 |