مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

بررسی تأثیر سامانه‌های هلالی آبگیر در افزایش رطوبت خاک (مطالعه موردی: بخشی از منطقه مانشت و قلارنگ)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران
2 مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی، ایلام، ایران
چکیده
چکیده مبسوط
مقدمه: کاهش منابع آب در مناطق جنگلی، به‌ویژه در نواحی حفاظت‌شده، یکی از مسائل مهم زیست‌محیطی است که نیازمند ارائه راه‌کارهای مدیریتی نوین می‌باشد. در این راستا، استفاده از سامانه‌های مدیریت آب مانند سطوح هلالی آبگیر برای بهبود نفوذ رواناب و افزایش ذخیره رطوبت خاک، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. در تحقیق حاضر، اثرات این سامانه‌ها بر نفوذ رواناب و میزان رطوبت خاک در بخشی از منطقه حفاظت‌شده مانشت و قلارنگ در استان ایلام بررسی شد. این پژوهش به‌منظور ارزیابی تأثیر سطوح هلالی آبگیر بر ذخیره رطوبت خاک و مقایسه آن با وضعیت طبیعی (ناحیه شاهد) در مناطق شیب‌دار صورت گرفت.
مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر به‌صورت آزمایشی و با استفاده از طراحی بلوک‌های تصادفی انجام شد. ابتدا چندین ردیف از سامانه‌های سطوح هلالی آبگیر با الگوی شکسته و پیوسته در دامنه‌های شیب‌دار منطقه موردنظر احداث شد. این سامانه‌ها به‌گونه‌ای طراحی شدند که رواناب حدفاصل دو سامانه آبگیر کناری توسط سامانه آبگیر ردیف پایینی جمع‌آوری و مهار شود. پس از احداث سامانه‌ها، از آبان‌ماه 1401 تا اردیبهشت‌ماه 1402، میزان رطوبت خاک در سه نقطه از عرصه شاهد و 15 نقطه از عرصه تیمار (نقاط مختلف سیستم سطوح هلالی آبگیر) پس از پنج واقعه بارش اندازه‌گیری شد. برای این منظور، اندازه‌گیری رطوبت خاک در دو عمق 15-0 و 30-15 سانتی‌متری سطح زمین انجام و داده‌ها ثبت گردید. تجزیه‌وتحلیل داده‌ها با استفاده از نرم‌افزار SAS و مقایسه میانگین‌ها با استفاده از آزمون دانکن صورت گرفت.
نتایج و بحث: نتایج این تحقیق نشان داد که عمق، نوع سامانه و میزان بارندگی تأثیر معنی‌داری بر ذخیره رطوبت خاک دارند. به‌ویژه، سامانه هلالی در عمق 15 سانتی‌متری بیشترین ذخیره رطوبت را در مقایسه با سایر سامانه‌ها به خود اختصاص داد. به‌طور خاص، در عمق 15 سانتی‌متری، ذخیره رطوبت خاک در سامانه هلالی نسبت به عرصه شاهد حدود 15 درصد افزایش داشت. هم‌چنین، نتایج نشان داد که نقطه استحصال داخل چاله با میانگین 27/38 درصد، بیشترین ذخیره رطوبت خاک را داشت، در حالی که این میزان با نقطه استحصال در انتهای پشته که میانگین 50/36 درصد بود، از نظر آماری تفاوت معنی‌داری نداشت. بررسی اثرات متقابل دوگانه نقطه‌های استحصال آب باران در عمق‌های مختلف نشان داد که نقطه استحصال داخل چاله در عمق 15 سانتی‌متری با میانگین 70/51 درصد، بیشترین ذخیره رطوبت خاک را به خود اختصاص داد. همچنین، کمترین ذخیره رطوبت خاک در عمق 30 سانتی‌متری در نقطه استحصال روی پشته با میانگین 49/20 درصد مشاهده شد. این نتایج نشان می‌دهند که سامانه هلالی به‌ویژه در نقاط استحصال داخل چاله، نقش مهمی در افزایش ذخیره رطوبت خاک ایفا می‌کند.
نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق به‌وضوح نشان داد که استفاده از سامانه‌های سطوح هلالی آبگیر می‌تواند به‌طور مؤثری به ذخیره رطوبت خاک در مناطق شیب‌دار کمک کند. به‌ویژه نقاط استحصال داخل چاله در مقایسه با سایر نقاط، بیشترین تأثیر را در افزایش ذخیره رطوبت خاک داشته‌اند. هم‌چنین، افزایش عمق خاک به‌طور کلی موجب کاهش ذخیره رطوبت در همه تیمارها شد. علاوه بر این، تحلیل داده‌ها نشان داد که تأثیر سامانه‌های آبگیر بر ذخیره رطوبت خاک تحت تأثیر میزان بارندگی، عمق خاک و نوع سامانه قرار دارد. در شرایطی که بارش باران کافی بوده است، سامانه هلالی به‌ویژه در نقاط داخل چاله، نقش بارزی در جمع‌آوری و نگهداری آب ایفا کرده و توانسته است رطوبت خاک را در مقایسه با شرایط طبیعی (ناحیه شاهد) به‌طور قابل‌توجهی افزایش دهد. این یافته‌ها نشان می‌دهند که سامانه هلالی می‌تواند در بهبود وضعیت رطوبت خاک در مناطق خشک و نیمه‌خشک که با کمبود منابع آبی مواجه هستند، کمک شایانی کند. این یافته‌ها تأکید دارند که طراحی و استفاده از سامانه‌های آبگیر در مدیریت منابع آب و بهبود شرایط اکولوژیکی مناطق جنگلی، به‌ویژه در نواحی با بارش محدود و شیب‌های بالا، می‌تواند به‌عنوان یک راهکار کارآمد و پایدار در مقابله با بحران‌های خشکسالی و کاهش منابع آب مطرح شود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


Ahmadpour, H., Jahantab, E., Sharafatmandrad, M., & Khosravi Mashizi, A. (2022). The effect of rainfall storage methods on soil properties of arid rangelands (Case study: Bastak, Hormozgan Province). Desert Management, 10(3), 37- 48. https://doi.org/10.22034/jdmal.2022.554711.1386 (In Persian)
Chaney, N.W., Roundy, J.K., Herrera‐Estrada, J.E., & Wood, E.F. (2015). High‐resolution modeling of the spatial heterogeneity of soil moisture: Applications in network design. Water Resources Research, 51(1), 619-638. https://doi.org/10.1002/2013WR014964
Da Silva-Dias, R., Raposo-Díaz, X., García-Tomillo, A., & López-Vicente, M. (2024). Response time of soil moisture to rain in a vineyard with permanent cover. Geoderma, 444, 116866. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2024.116866
Dai, L., Fu, R., Guo, X., Du, Y., Zhang, F., & Cao, G. (2022). Soil moisture variations in response to precipitation across different vegetation types on the northeastern Qinghai-Tibet plateau. Frontiers in Plant Science, 13, 854152. https://doi.org/10.3389/fpls.2022.854152
Dile, Y. T., Karlberg, L., Temesgen, M., & Rockström, J. (2013). The role of water harvesting to achieve sustainable agricultural intensification and resilience against water related shocks in sub-Saharan Africa. Agriculture, Ecosystems & Environment, 181, 69-79. https://doi.org/10.1016/j.agee.2013.09.014
Ding, W., Wang, F., Dong, Y., Jin, K., Cong, C., Han, J., & Ge, W. (2021). Effects of rainwater harvesting system on soil moisture in rain-fed orchards on the Chinese Loess Plateau. Agricultural Water Management, 243, 106496. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106496
Fathizadeh, O., Marvi Mohajer, M. R., Jafari, M., & Zahedi Amiri, G. (2014). Temporal stability of throughfall spatial patterns under an individual Persian oak tree in the Zagros region (case study: Forests around Ilam city, Iran). Iranian Journal of Forest and Poplar Research, 67(2), 397–409. (In Persian)
Gheitury, M., Heshmati, M. & Roghani, M. (2019). The effects of micro catchment runoff harvesting system on soil moisture enhancement. Journal of Watershed Management Science and Engineering, 13 (47), 107-114. (In Persian)
Heshmati, M., Gheitouri, M., Sheikhvaisi, M., Arabkhedri, M., & Hosini, M. (2017a). Combating the forest mortality crises in Zagros regions, Iran through adaptive approaches solutions. Journal of Geography and Environmental Hazards, 6(3), 125-141. https://doi.org/10.22067/geo.v6i2.60466 (In Persian)
Heshmati, M., Ghaitury, M., Parvizi, Y., Ahmadi, M., Shaikhvaisi, M., Arabkhedri, M., Hosini, M., & Shademani, A. (2017b). Effect of runoff harvesting trough crescent shaped bounds on oak dieback curtailing and increasing soil organic carbon in the Zagros Forest, Kermanshah, Iran. Journal of Rainwater Catchment Systems, 5(1), 1-10. (In Persian)
Jangjo, M. (2009). Rangeland improvement and development. Mashhad Academic Publications. 239p. (In Persian)
Kassaye, K.T., Boulange, J., Saito, H., & Watanabe, H. (2021). Soil water content and soil temperature modeling in a vadose zone of Andosol under temperate monsoon climate. Geoderma, 384, 114797. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2020.114797
Leu, J.M., Traore, S., Wang, Y.M., & Kan, C.E. (2010). The effect of organic matter amendment on soil water holding capacity change for irrigation water saving: Case study in Sahelian environment of Africa. Scientific Research and Essays, 5(23), 3564-3571.
Londra, P.A., Kotsatos, I.E., Theotokatos, N., Theocharis, A.T., & Dercas, N. (2021). Reliability analysis of rainwater harvesting tanks for irrigation use in greenhouse agriculture. Hydrology, 8(3), 132. https://doi.org/10.3390/hydrology8030132
Mahmoodimoghadam, G., Saghari, M., Rostampour, M., & Chakoshi, B. (2015). Effects of constructing small arc basins system on rangeland production and some soil properties in arid lands (case study: Steppic rangelands of Sarbishe, South Khorasan Province). Journal of Rangeland, 9(1), 66-75. (In Persian)
Mimeau, L., Tramblay, Y., Brocca, L., Massari, C., Camici, S., & Finaud-Guyot, P. (2020). Modeling the response of soil moisture to climate variability in the Mediterranean region. Hydrology and Earth System Sciences Discussions, 2020, 1-29. https://doi.org/10.5194/hess-25-653-2021
Moghim, H. (2014). Watershed Engineering. Sobeh-e-Entezar publications. p.651 (In Persian)
Moghim, H., Naghibi, A., Sabzi, M., & Faramandian, Z. (2024). Investigating the Effect of Crescent Catchment Systems on Runoff Collection and Management (Case study: Chadroyeh watershed, Fars). Desert Management, 12(3), 15-30. https://doi.org/10.22034/jdmal.2024.2040142.1478 (In Persian)
Mucheru-Muna, M., Waswa, F., & Mairura, F.S. (2017). Socio-economic factors influencing utilisation of rain water harvesting and saving technologies in Tharaka South, Eastern Kenya. Agricultural Water Management, 194, 150-159. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2017.09.005
NasrAzadani, A., Shams, S., & Khalasifard, H. R. (2015). Investigation of soil moisture and precipitation variations and their impact on dust production in the Mesopotamian region from 2001 to 2014. Proceedings of the 3rd Regional Conference on Climate Change and Global Warming, Zanjan, Iran, March 9. (In Persian)
Penna, D., Brocca, L., Borga, M., & Dalla Fontana, G. (2013). Soil moisture temporal stability at different depths on two alpine hillslopes during wet and dry periods. Journal of Hydrology, 477, 55-71. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2012.10.052
Rojano-Cruz, R., Martínez-Moreno, F.J., Galindo-Zaldívar, J., Lamas, F., González-Castillo, L., Delgado, G., Párraga, J., Ramírez-González, V., Durán-Zuazo, V.H., Cárceles-Rodríguez, B., & Martín-García, J.M. (2023). Impacts of a hydroinfiltrator rainwater harvesting system on soil moisture regime and groundwater distribution for olive groves in semi-arid Mediterranean regions. Geoderma, 438, 116623. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2023.116623
Rostampour, M., Saghari, M. & Chabok Estend, H. (2023). Comparison of the effect of a semi-circular bunds system on vegetation and soil moisture levels in drought and wet conditions (Case study: Zirkouh rangelands - South Khorasan). Journal of Rainwater Catchment Systems, 11(3), 30-53. (In Persian)
Sadeghzadeh, M.E., Yarahmadi, J., Mehrvarz Moghanlou, K., Niknezad, D. (2017). The effect of rainwater catchment systems on increasing soil moisture and growth of Elaeagnus angustifolia in Oun Ibn Ali, Tabriz. Journal of Rainwater Catchment Systems, 5(1), 19-28. (In Persian)
Saeed, A.B., Hamid, A. M. N., Abdalhi, M. A., & Mohamed, A.A. (2019). Evaluation the Effects of Water Harvesting Techniques in Improving Water Conservation and Increasing Crop Yields. International Journal of Science and Engineering Investigations, 8(86), 106-114.
Shaikh, M. A. J., & Birajdar, F. (2024). Water harvesting: Importance and techniques for mitigating drought in solapur district. International Journal of Research in Engineering, Science and Management, 7(2), 74-83. https://doi.org/ 10.5281/zenodo.10684207
Tadros, M.J., Al-Mefleh, N.K., Othman, Y.A., & Al-Assaf, A. (2021). Water harvesting techniques for improving soil water content, and morpho-physiology of pistachio trees under rainfed conditions. Agricultural Water Management, 243, 106464. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106464
Wang, Y., Hu, W., Zhu, Y., Shao, M.A., Xiao, S., & Zhang, C. (2015). Vertical distribution and temporal stability of soil water in 21-m profiles under different land uses on the Loess Plateau in China. Journal of Hydrology, 527, 543-554. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2015.05.010
Xu, Y., Zhu, G., Wan, Q., Yong, L., Ma, H., Sun, Z., Zhang, Z., & Qiu, D. (2021). Effect of terrace construction on soil moisture in rain-fed farming area of Loess Plateau. Journal of Hydrology: Regional Studies, 37, 100889. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2021.100889
Yannopoulos, S., Giannopoulou, I., & Kaiafa-Saropoulou, M. (2019). Investigation of the current situation and prospects for the development of rainwater harvesting as a tool to confront water scarcity worldwide. Water, 11(10), 2168. https://doi.org/10.3390/w11102168
دوره 5، شماره 2 - شماره پیاپی 16
تابستان 1404
صفحه 147-159

  • تاریخ دریافت 24 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 10 اسفند 1403
  • تاریخ پذیرش 01 اردیبهشت 1404