ارزیابی اثر شاخص های محیطی بر عملکرد و کیفیت گیاه وتیور در حفاظت خاک و مرتع، مطالعه موردی: دامنه جانبی مخزن سد سنگر شهرستان سیاهکل استان گیلان

چکیده مبسوطمقدمهدر پی تغییر شرایط اقلیمی دهه ­های اخیر و با تشدید فرسایش و آلودگی خاک، در بسیاری از کشورهای جهان برای حفاظت از محیط زیست و منابع طبیعی، کاشت سطح وسیعی از گیاه وتیور با عنوان زیست مهندسی خاک مورد توجه قرار گرفته است. از آنجا که وتیور گیاهی از نوع C۴ است، بهره­ وری بالایی در تبدیل انرژی از طریق فتوسنتز دارد. برگ­ ها و ساقه­ های آن زمانی که به طور کامل تجزیه می ­شوند، کمپوستی شامل مواد قهوه ای رنگ، تیره مایل به سیاه و سفید رنگ به وجود می­ آورند. کمپوست وتیور دارای ارزش غذایی بالایی جهت تامین علوفه دام و ارزش کالری زیست­ توده بالایی در خاک و میکروارگانسیم ­های موجود در آن است. ازجمله کاربردهای مهم وتیور حفاظت از خاک به دلیل داشتن ریشه­ های افشان و عمیق، استفاده به ­عنوان علوفه، خصوصیت گیاه ­پالایی، استفاده از آنزیم­ و هورمون­ های موثر برای نگهداری خاک در دامنه ­های شیب­دار، دارا بودن مواد موثره قابل استفاده در صنایع بهداشتی، دارویی و عطرسازی، ویژگی خاص آن در کاهش  CO۲ است (یک بوته آن می ­تواند ۲۵ درصد مازاد گاز کربنیک را جذب کند). گیاه  وتیور را  می ­توان به عنوان مناسب ­ترین دیواره حفاظتی در دامنه­ های شیب­دار بزرگراه ­ها و دیوار جانبی مخازن سدها  استفاده کرد. با افزایش تراکم ریشه­ های گیاه وتیور در خاک، میزان چسبندگی خاک افزایش، زاویه اصطکاک داخلی خاک کاهش پیدا می­ کند. می­ توان اظهار کرد افزایش تراکم ریشه­ های گیاه وتیور دلیل افزایش مقاومت برشی خاک است. لذا، شناخت عملکرد این گیاه برای شرایط مختلف محیطی ضروری است. بدین منظور، این پژوهش با هدف شناخت بهتر عملکرد این گیاه در دامنه ­های جانبی مخزن سد سنگر شهرستان سیاهکل ( استان گیلان) انجام شد. مواد و روش ­ها در این پژوهش نمونه­ برداری خاک و ریشه گیاه وتیور از عمق ۵۰-۰ سانتی­ متری خاک دامنه دیواره­ مخزن سد با درجه شیب­ های مختلف، سطح اول (۴۰-۳۰ درجه)، سطح دوم (۵۰-۴۰ درجه)، سطح سوم (۷۰-۶۰ درجه) در چهار تکرار صورت پذیرفت. در مجموع ۱۲ نمونه خاک (دست نخورده) و ۱۲ نمونه خاک به همراه ریشه گیاه وتیور با استفاده از رینگ استیل و ۱۲ نمونه گیاه وتیور نمونه­ برداری شد. ویژگی های خاک ازجمله بافت خاک با روش هیدرومتری، رطوبت خاک با روش وزنی، تعیین اسیدیته با روش گل اشباع، هدایت الکتریکی با روش عصاره­ گیری و شوری خاک با EC متر، درصد ماده آلی، آهک و پتاسیم خاک با استفاده از دستگاه فیلم ­فتومتر در آزمایشگاه اندازه­ گیری شدند. جهت بررسی تاثیر رطوبت و ریشه وتیور بر روی مقاومت برشی خاک از روش اندازه ­گیری برش مستقیم آزمایشگاهی استفاده شد. استخراج عصاره­ های ریشه گیاه وتیور به روش ماسراسیون به طور جداگانه با استفاده از حلال­ های متانول/آب (۸۰/۲۰) و تغلیظ عصاره ­ها با استفاده از دستگاه روتاری انجام شد. در نهایت نتایج حاصل از اندازه­ گیری ویژگی های خاک، وزن ریشه گیاه وتیور و عصاره ­های ریشه گیاه با استفاده از آزمون ANOVA تجزیه واریانس و مقایسه میانگین و نرم افزار SPSS مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج و بحثکاشت گیاه وتیور در دامنه ­های جانبی مخزن سد سنگر-گیلان  با هدف جلوگیری از فرسایش خاک، تثبیت شیب­ ها و دامنه ­­های کنار رودخان ه­ای انجام شده است. مجموعه تارهای کشنده ریشه­ های گیاه وتیور به صورت عمودی به عمق خاک نفوذ می­ کنند. توسعه تارهای کشنده ریشه گیاه وتیور با افزایش میزان درجه شیب خاک دامنه بیشتر می­ شود. وزن تارهای کشنده در هم پیچیده شده به طبع با افزایش درجه شیب خاک دامنه افزایش پیدا می­ کند. بنابراین، ویژگی وزن ریشه­ های گیاه وتیور و وزن عصاره ریشه گیاه وتیور تحت تاثیر ویژگی های خاک در دامنه ­های شیب­دار قرار می­ گیرد. بین ویژگی های خاک و میزان وزن ریشه گیاه وتیور (Chrysopogon zizanioides) و وزن عصاره ریشه گیاه در دامنه شیب­دار سد سنگر همبستگی و ارتباط معنی ­داری وجود دارد. نتایج نشان داد که وزن ریشه ­های این گیاه همراه با افزایش فعالیت ­های زیستی افزایش پیدا می­ کند. در دامنه­ جانبی مخزن سد سنگر گیلان به ترتیب از سطح اول با شیب ۴۰-۳۰ درجه، سطح دوم با شیب ۵۰-۴۰ درجه و سطح سوم با شیب ۷۰-۶۰ درجه قطر و وزن ریشه­ ها از سطح خاک تا عمق ۲۰ سانتی متر افزایش پیدا کرده است. قطر ریشه ­های گیاه وتیور در سطح اول ۱.۵ میلی متر، سطح دوم دو میلی متر و در سطح سوم ۲.۱ میلی متر افزایش یافت. توسعه این ریشه ­ها و تارهای کشنده آن موجب افزایش مقاومت برشی خاک در سطح اول ۲۰.۷۴ درصد، در سطح دوم ۲۲.۲۸ درصد و در سطح سوم ۲۵.۹۵ درصد شده است. حضور ریشه­ های گیاه وتیور منجر به افزایش چسبندگی ذرات خاک شده و مانع حرکت و لغزش خاک به سمت پایین دست دامنه­ جانبی مخزن سد سنگر گیلان شده است. نتیجه­ گیرییافته ­های این پژوهش نشان داد که کاشت گیاه وتیور ضمن تقویت مراتع، تولید علوفه و امکان استفاده عطری و صنعتی، مقاومت برشی خاک در دامنه­ شیب­دار را افزایش داده است. در واقع استقرار این گیاه منجربه افزایش چسبندگی و افزایش مقاومت برشی خاک می­ شود. به ­نظر می­رسد گیاه وتیور (chrysopogon zizanioides) به صورت هوشمند توانایی شناخت و تطبیق در محیط کاشته شده را داشته و متناسب با تغییر شیب، تراکم و وزن ریشه­ های خود را برای استقرار بهتر تغییر می ­دهد. بدین صورت با افزایش تراکم ریشه (RAR)، زاویه اصطکاک داخلی خاک کاهش یافته و سازگاری هوشمندانه ­ای با محیط پیدا می­ کند. با توجه به توسعه سیستم ریشه­ ای گیاه وتیور تا چند متر در دامنه­ های­ شیب­دار،  انتخاب مناسبی جهت افزایش چسبندگی خاک، افزایش مقاومت برشی بوده و با ریشه ­دوانی به عمق خاک منجر به جلوگیری از فرسایش خاک و لغزش می ­شود. پیشنهاد می­ شود، کاشت گیاه وتیور در دامنه ­های شیب­دار با توجه به سازگاری بالا در اقلیم ها و شرایط متفاوت، امکان رشد چند متری ریشه، برای تثبیت خاک و جلوگیری از لغزش و فرسایش در دامنه ­ها شیب­دار اجرایی شود.

کلیدواژه ها:

تنش برشی ، شیب ، عصاره ریشه ، مقاومت ، وزن ریشه