تغییرات فصلی مقاومت مکانیکی ریشه و مقدار مسلح سازی خاک در جنگلکاری ۴۵ ساله بلندمازو (Quercus castaneifolia C.A.Mey.) (جنگل خیرود، بخش پاتم)

مقدمه: بهره گیری از پوشش گیاهی و دانش زیست مهندسی خاک، یکی از روش های همگام با طبیعت برای کنترل فرسایش و کاهش ناپایداری دامنه هاست. از بین بخش های مختلف پوشش گیاهی شامل تاج، تنه و ریشه ها، سیستم ریشه در پایدارسازی و تثبیت دامنه ها اهمیت بیشتری دارد. عوامل بسیاری بر مقدار مسلح سازی ریشه ها تاثیر دارند که یکی از آنها که کمتر نیز بررسی شده تغییر فصل هاست. این پژوهش با هدف بررسی اثر فصل بر ویژگی های مکانیکی ریشه و مقدار مسلح سازی خاک توسط سیستم ریشه ای درختان، در یک توده جنگلکاری ۴۵ ساله بلندمازو در جنگل خیرود در نزدیکی نوشهر انجام گرفت. این عرصه پیش از جنگلکاری، یک توده مخروبه ممرز (Carpinus betulus L.) بود که پس از قطع یکسره، با نهال های بلندمازو جنگلکاری شد. مواد و روش ها: ابتدا چهار پایه درخت بلندمازو به ترتیب با میانگین قطر برابرسینه و ارتفاع ۵/۱۶ سانتی متر و ۱۰ متر به صورت تصادفی برای نمونه برداری انتخاب شد. برای بررسی پراکنش جانبی سیستم ریشه ها، در سمت پایین شیب هر پایه یک پروفیل با فاصله افقی نیم متر از تنه و با عمق متناسب با حداکثر عمق حضور ریشه های جانبی حفر و پراکنش ریشه ها در افق های مختلف دیواره ها برداشت شد. سپس مقاومت مکانیکی چند نمونه ریشه با دامنه قطری ۳/۰ تا ۸/۲۳ میلی متر با استفاده از دستگاه های ریشه کش درجا (در عرصه) و یونیورسال (در آزمایشگاه)، در هر دو فصل خزان (۸۶ نمونه) و رویش (۹۰ نمونه) اندازه گیری شد. از تلفیق داده های پراکنش و مقاومت مکانیکی ریشه ها، مقدار مسلح سازی حاصل از حضور ریشه ها در خاک با استفاده از دو مدل Wu اصلاح شده و RBMw محاسبه شد. یافته ها: نتایج پژوهش نشان داد که شاخص های تعداد ریشه و نسبت سطح ریشه به سطح خاک با افزایش عمق خاک به صورت تابع لگاریتمی کاهش یافتند و این شاخص ها در لایه های سطحی خاک بیشترین مقدار را داشتند. نتایج نشان داد که در هر دو روش اندازه گیری، بین قطر ریشه و نیروی کششی رابطه توانی مثبت و بین قطر ریشه و مقاومت کششی رابطه توانی منفی وجود دارد. مقدار میانگین±اشتباه معیار نیروی کششی ریشه در فصل های رویش و خزان به ترتیب ۵۱/۲۲±۹۶/۳۵۸ و ۹۵/۳۴±۱۲/۲۵۰ نیوتن و مقدار میانگین±اشتباه معیار مقاومت کششی ریشه در فصل های رویش و خزان برای دستگاه یونیورسال به ترتیب ۶۹/۰±۲۳/۱۲ و ۸۲/۰±۵۴/۱۸ مگاپاسکال بود. نتایج آنالیز کوواریانس حاکی از وجود اختلاف معنی دار در مقدار مقاومت کششی ریشه درختان بین فصل های مختلف و بیشتر بودن مقاومت کششی در خزان بود؛ ولی مقدار نیروی کششی تفاوت معنی داری بین فصل ها نداشت. به طور کلی نتایج هر دو مدل نشان داد که با افزایش عمق خاک، مقدار مسلح سازی خاک کاهش می یابد و بیشترین مقدار مسلح سازی خاک در لایه های سطحی و مطابق با تراکم ریشه ها رخ می دهد. میانگین مقدار مسلح سازی محاسبه شده با استفاده از مدل Wu اصلاح شده در فصل های خزان و رویش به ترتیب ۵۲/۶۲ و ۲۹/۴۵ و برای مدل RBMw به ترتیب ۹۲/۵۳ و ۴۷/۴۹ پاسکال محاسبه شد. نتایج آزمون رتبه ای علامت دار ویلکاکسون برای خروجی های مدل Wu حاکی از بیشتر بودن معنی دار مقدار مسلح سازی در فصل خزان و نتایج آزمون t جفتی حاکی از نبود اختلاف معنی دار در میانگین مسلح سازی ریشه بین دو فصل در مدل RBMw بود. نتیجه گیری: نتایج پژوهش نشان داد که تغییرات فصلی بر مقاومت کششی ریشه های بلندمازو اثر معنی دار دارد، به طوری که مقاومت کششی در فصل خزان بیشتر از فصل رویش بود، اما نیروی کششی بین دو فصل تفاوت معنی داری نداشت. همچنین با افزایش عمق خاک، نسبت سطح ریشه به سطح خاک (RAR) و در نتیجه مقدار مسلح سازی خاک در هر دو مدل کاهش یافت. مقایسه مدل های Wu اصلاح شده و RBMw نشان داد که هر دو مدل روند مشابهی از تغییرات مسلح سازی را ارائه کردند، اما مدل Wu اصلاح شده به تغییرات فصلی حساس تر بود و افزایش معنی دار مسلح سازی در فصل خزان را نشان داد، درحالی که مدل RBMw تفاوت معنی داری را بین دو فصل آشکار نکرد. این پژوهش با تلفیق داده های آزمون های کشش آزمایشگاهی و ریشه کش درجا نشان داد که انتخاب مدل می تواند بر ارزیابی اثرهای فصلی و برآورد ظرفیت مسلح سازی خاک تاثیرگذار باشد. بنابراین لحاظ تغییرات فصلی در مدل های تحلیل پایداری شیب می تواند به افزایش دقت طراحی پروژه های زیست مهندسی خاک و مدیریت پایدار دامنه ها کمک کند.

کلیدواژه ها:

دستگاه ریشه کش درجا ، دستگاه یونیورسال ، زیست مهندسی ، مسلح سازی خاک ، نسبت سطح ریشه به سطح خاک.