تحلیل تاثیر بارش های حدی بر فرسایش خاک در اراضی شیب دار شخم خورده: مطالعه موردی گردنه اسدلی، خراسان شمالی

سابقه و هدف: خاک یک منبع طبیعی ارزشمند و غیرقابل جایگزین است که خدمات ضروری اکوسیستم را ارائه می دهد و وظایف متعدد زیست محیطی را برای حمایت از حیات روی زمین انجام می دهد. با وجود این، یک سوم خاک های جهان تخریب شده اند و سالانه بین ۲۵ تا ۴۰ میلیارد تن خاک به دلیل فرسایش از بین می رود که این وضعیت تاثیرات زیادی بر بهره وری، تاب آوری و پایداری سیستم های کشاورزی و زیست محیطی دارد. بسیاری از تحقیقات بر روی فرسایش در زمین های کشاورزی شیب دار متمرکز شده اند، زیرا فرسایش این اراضی تاثیرات قابل توجهی بر حاصلخیزی خاک این زمین ها و همچنین پیامدهای مضر احتمالی بر کیفیت آب در پایین دست دارند. فرسایش خاک در اراضی شیب دار به عنوان یکی از چالش های بزرگ در مدیریت منابع طبیعی به ویژه در مناطق کشاورزی و کوهستانی مطرح است. در این مناطق، بارش های شدید و مداوم باعث رواناب سطحی و افزایش نرخ فرسایش خاک می شود. شخم زدن در اراضی شیب دار که به منظور بهبود شرایط زراعی انجام می شود، می تواند ساختمان خاک را ضعیف تر کرده و خطر فرسایش را به ویژه در هنگام بارش های شدید افزایش دهد. با توجه به تغییرات اقلیمی و افزایش دفعات و شدت بارش های حدی، مطالعه و تحلیل تاثیر این بارش ها بر فرسایش خاک در این اراضی ضروری به نظر می رسد. از این رو، با توجه به اهمیت خاک در امنیت پایدار و سلامت غذایی و همچنین با توجه تغییرات رخ داده در شرایط اقلیمی جهان و به تبع در ایران زمین، پژوهش حاضر بر تاثیر بارش های حدی بر فرسایش خاک منطقه گردنه اسدلی واقع در استان خراسان شمالی به ویژه فرسایش ایجاد شده در نتیجه بارش ۱۵ خردادماه ۱۳۸۶ تمرکز کرده است.مواد و روش ها: : منطقه موردمطالعه در گردنه اسدلی، ۲۵ کیلومتری جنوب بجنورد در استان خراسان شمالی و در طول جغرافیایی ۵۷°۳۵′۳۹″ شرقی و عرض جغرافیایی ۳۷°۲۹′۴۷″ غربی و ارتفاع ۱۷۰۰-۱۹۰۰ متر (از سطح دریاهای آزاد)، متوسط بارندگی حوزه ۳۶۳/۵ میلی متر با اقلیم نیمه خشک سرد در ارتفاعات آلاداغ در مسیر بجنورد به اسفراین واقع شده است. کاربری غالب این منطقه مرتع و دیم بوده و تشکیلات زمین شناسی حوزه از نوع رسوبی و متعلق به دوران اول تا سوم است که در این میان، سازندهای دوره ژوراسیک و نئوژن بخش اعظم تشکیلات زمین شناسی حوزه را به خود اختصاص داده اند. به منظور مستندسازی اثرات بارش حدی مورد مطالعه، علاوه بر بازدید و برداشت های میدانی با هدف شناسایی وضعیت توپوگرافی زمین موردنظر و ثبت فرسایش های عمیق خطی ایجاد شده، از تصاویر ذخیره شده در سامانه گوگل ارث برای بررسی تاریخی این گونه اشکال فرسایشی و تغییرات روند آن ها استفاده شد. همچنین به دلیل فقدان ایستگاه سنجش باران در محل، با استناد به داده های روزانه بارش نزدیک ترین ایستگاه سینوپتیک در بجنورد و داده های سنجش ازدور حاصل از تصاویر ماهواره ای GPM با رزولوشن ۱۱/۱۱ کیلومتر به کنکاش در خصوص رخدادهای حدی بارش پرداخته شد. پس از انتخاب ایستگاه مناسب و دریافت داده ها، به منظور محاسبه شاخص های حدی و تحلیل های اقلیمی، در ابتدا ویژگی های کمی و کیفی داده های دریافت شده در محیط R و با استفاده از افزونه Climpact۲ کنترل شد. همچنین، شاخص های حدی بارش (۱۰ شاخص حدی بارش بر اساس توصیه گروه کارشناسی (CCL/CLIVAR) با استفاده از قابلیت های نرم افزار R و افزونه ClimPACT۲ محاسبه و بررسی شد. بررسی روند شاخص های حدی مورداستفاده بر اساس آزمون من کندال انجام شده است. در این آزمون مقادیر مثبت و منفی آماره Z به ترتیب بیانگر روند افزایشی و روند کاهشی در سری داده های مورد بررسی است.یافته ها: بررسی های میدانی و همچنین استفاده از تصاویر ذخیره شده در سامانه گوگل ارث نشان داد که فرسایش های عمیق خطی خارج از زمین های کشاورزی در گردنه اسدلی از گذشته دور وجود داشته است ولی تحت تاثیر فعالیت های انسانی همچون شخم در جهت شیب زمینی با شیب تا ۱۰۰ درصد، از بین بردن پوشش طبیعی مراتع و رخدادهای حدی بارش، وضعیت فرسایش تشدید شده است. به طوری که مطالعات میدانی نشان داد پس از رخداد بارش شدید خردادماه ۱۳۸۶ شیارهای فرسایشی عمیق و حتی آبکندهای موقتی با عرض ۴۰ سانتی متر، عمق ۳۰ سانتی متر و فاصله متوسط ۱۵۰ سانتی متر ایجاد شده و فرسایشی بالغ بر هزار تن در هکتار در یک دامنه شخم خورده در منطقه گردنه اسدلی واقع در استان خراسان شمالی اندازه گیری شد. بررسی داده های بارش روزانه ایستگاه بجنورد نشان داد که رگبار های شدید طی دوره گرم سال در این منطقه از کشور کم وبیش رخ می دهد. بر اساس داده های ثبت شده در ایستگاه مذکور، بیشینه مقدار بارش ۲۴ ساعته طی دوره ۲۰۲۳-۱۹۷۸ با مقدار ۵۴ میلی متر در سپتامبر سال ۲۰۰۰ (شهریورماه ۱۳۷۹) ثبت شده است. یکی از نکات قابل توجه، فراوانی نسبتا زیاد بارش های حدی این منطقه به ویژه طی دوره گرم سال است که به دلیل ضعف پوشش گیاهی، شرایط را برای فرسایش شدید خاک فراهم می کند. بررسی داده های ثبت شده نشان داد که بارشی با مقدار بیش از ۵ میلی متر در ۱۵ خردادماه ۱۳۸۶ در ایستگاه سینوپتیک بجنورد روی داده است. دریافت و پردازش تصاویر ماهواره ای GPM برای این تاریخ مشخص کرد که بارش گردنه اسدلی با مقدار ۸ تا ۱۰ میلی متر، بیش از ایستگاه بجنورد بوده است. نتیجه گیری: در مجموع بر اساس مشاهدات میدانی، تحلیل داده های تاریخی ایستگاه بجنورد، تفسیر تصاویر گوگل ارث و GPM و همچنین شرایط خاصی اقلیمی و محیطی گردنه اسدلی می توان گفت که منطقه موردمطالعه از توان بالایی برای رخداد بارش های حدی و فرسایش خاک برخوردار است. از این رو، پیشنهاد می شود از تغییر کاربری اراضی از مرتع به دیم، جلوگیری از شخم سالانه، کشت محصولات دائمی یا پوششی چند ساله برای حفاظت از خاک این نوع دامنه ها باید در اولویت کشاورزان و دستگاه های مسئول قرار گیرد. همچنین، با اینکه چنین رویدادهای استثنایی، احتمال وقوع کمی دارند، اثرات برجا و خارج از محل آن ها بسیار زیاد است و مستندسازی آن برای فهم بهتر نقش بارش های شدید بر فرسایش خاک و تغییرات ژئومورفولوژی ناشی از آن در مناطق خشک و نیمه خشک ضروری به نظر می رسند. نتایج این پژوهش و پژوهش های مشابه بر اهمیت مدیریت صحیح زمین و استفاده از روش های کشاورزی پایدار برای جلوگیری از تخریب زمین و حفظ کیفیت منابع طبیعی تاکید دارند. همچنین، با توجه به مشکلات ناشی از فرسایش آبی، لازم است اقدامات کافی برای کاهش سرعت این پدیده و تضمین مدیریت پایدار منابع آب وخاک انجام شود.

کلیدواژه ها:

تغییر اقلیم ، دیمزار ، رخدادهای حدی ، سنجش از دور