مدیریت جامع حوزه های آبخیز

مدیریت جامع حوزه های آبخیز

اثربخشی عملیات کنتور فارو بر احیاء پوشش گیاهی در کانون‌های فرسایشی مناطق خشک (مطالعه موردی : غرب دریاچه هامون)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 بخش حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی و منابع طبیعی سیستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، زابل
2 پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران
چکیده
چکیده مبسوط
مقدمه: فرسایش بادی یکی از مهمترین مخاطرات زیست‌محیطی و موانع توسعه و پیشرفت جوامع به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک به‌شمار می‌رود. به­طوری که این پدیده مخرب هرساله خسارات زیادی را بر زیست بوم این نواحی به‌همراه دارد. عواملی ازجمله پوشش گیاهی، پایداری ساختمان خاک و زبری سطح زمین نقش به‌سزایی در وقوع فرسایش بادی دارند. از این‌ رو قدرت فرسایندگی باد، در اراضی مسطح و فاقد پوشش گیاهی به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌یابد. منطقه سیستان به دلیل خشکسالی‌های طولانی‌مدت و از بین رفتن پوشش گیاهی همواره تحت تاثیر پدیده مخرب فرسایش بادی قرار دارد که ضمن تخریب زیست بوم این منطقه باعث ایجاد طوفان‌های شنی و بروز پدیده گردوغبار در این منطقه شده است. از این‌رو به منظور کنترل فرسایش بادی و حفاظت خاک، احداث فارو به منظور جمع‌آوری نزولات آسمانی ضمن افزایش زبری خاک، بستر مناسبی برای احیاء پوشش گیاهی در این مناطق را فراهم می‌نماید.
مواد و روش‌ها: برای انجام این پژوهش محدوده­ای در غرب دریاچه هامون با شیب حدود نیم درصد و با پوشش گیاهی فقیر انتخاب و با فاصله دو متر از همدیگر فاروهایی به عمق 40 و عرض 50 سانتیمتر در امتداد خطوط تراز به طول90 متر و در راستای عمود بر جهت وزش باد احداث و عملیات بذرپاشی (بذر گونه‌های سیاه‌شور و ترات) در آنها انجام شد. تیمارهای این پژوهش شامل محل ذخیره نزولات آسمانی (داخل فاروها، بین فاروها و منطقه شاهد)، فصل نمونه‌برداری (در دو سطح ابتدا و انتهای فصل بارندگی) و سال اجرا (سال اول و دوم) می‌باشد که در چهار تکرار اجرا شد. به‌منظور اندازه‌گیری خصوصیات پوشش‌گیاهی با استفاده از ترانسکت 90 متری و روش پلات‌اندازی به‌طور سیستماتیک- تصادفی شاخص‌های ارتفاع گیاه، مساحت تاج‌پوشش گیاهی، خاک لخت و وضعیت شادابی گیاه در هر یک از تیمارها اندازه‌گیری شد. همچنین با نمونه‌برداری از خاک محل ذخیره نزولات بر اساس روش SCS، گروه‌های هیدرولوژیکی خاک آنها نیز تعیین شد.
نتایج و بحث: تجزیه‌وتحلیل آماری داده‌ها نشان داد که اثر محل ذخیره نزولات آسمانی (منطقه شاهد، فواصل بین فارو و داخل فاروها)، فصل برداشت و سال اجرا بر ارتفاع و تاج‌پوشش‌گیاهی معنی­دار می‌باشد و شاخص‌های مورد مطالعه در محل احداث فاروها بعد از بارندگی و طی سال دوم به‌طور محسوس افزایش یافته است (05/0< P). در بررسی درجه شادابی گیاهان نیز یافته‌ها بیانگر آن است که در محل احداث فاروها بعد از بارندگی 54 درصد گیاهان دارای شادابی درجه 1 و 40 و 6 درصد به‌ترتیب دارای شادابی درجه 2 و 3 می‌باشند. درحالیکه در منطقه شاهد، به ترتیب 27 و 73 درصد گیاهان دارای شادابی درجه 2 و 3 بوده است. در بررسی گروه‌های هیدرولوژیکی محل ذخیره نزولات نیز میزان نفوذ از 3/0 تا 1 میلی‌متر بر ساعت در منطقه شاهد به 3/1 تا 8/3 میلی‌متر بر ساعت در محل احداث فاروها افزایش یافته است که بستری مناسب برای نفوذ و به‌تبع آن افزایش رطوبت خاک و در نتیجه زمینه رشد و استقرار گیاهان را فراهم نموده است.
نتیجه‌گیری: یافته‌های حاصل از این تحقیق نشان داد که احداث فارو با افزایش میزان نفوذ آب در خاک، ضمن افزایش رطوبت خاک، شرایط مناسب برای رشد گیاه و احیاء پوشش گیاهی در اراضی مستعد فرسایش بادی را به ­همراه داشته است. با توجه به ریزش کم نزولات جوی در منطقه سیستان و در مقابل بالا بودن میزان تبخیر و همچنین وجود لایه متراکم و سخت در سطح خاک، عملیات ذخیره نزولات آسمانی با استفاده از کنتور فارو رویکردی کاربردی برای مدیریت نزولات آسمانی و احیاء پوشش گیاهی در این منطقه به‌شمار می‌رود که ضمن کاهش هزینه‌های اجرایی، اثربخشی پروژه‌های احیاء پوشش گیاهی در این منطقه را دوچندان می‌نماید.  
کلیدواژه‌ها
موضوعات

Araujo, H.F., Canassa, N.F., Machado, C.C., & Tabarelli, M. (2023). Human disturbance is the major driver of vegetation changes in the Caatinga dry forest region. Scientific reports, 13(1), 1-11. https://doi.org/10.1038/s41598-023-45571-9   
Berdugo, M., Delgado-Baquerizo, M., Soliveres, S., Hernández-Clemente, R., Zhao, Y., Gaitán, J.J., Gross, N., Saiz, H., Maire, V., Lehmann, A., Rillig, M.C., Solé, R.V., & Maestre, F.T. (2020). Global ecosystem thresholds driven by aridity. Science, 367(6479), 787-790. https://doi:10.1126/science.aay5958
He, Z., Zhao, W., Liu, H., & Chang, X. (2012). The response of soil moisture to rainfall event size in subalpine grassland and meadows in a semi-arid mountain range: A case study in northwestern China’s Qilian Mountains. Journal of hydrology, 420, 183–190. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2011.11.056
He, X., Miao, Z., Wang, Y., Yang, L., & Zhang, Z. (2024). Response of soil erosion to climate change and vegetation restoration in the Ganjiang River Basin, China. Ecological indicators, 158, 111429. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111429
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, 619–638. https://doi.org/10.1002/2013WR014964
Diao, C., Liu, Y., Zhao, L., Zhuo, G., & Zhang, Y. (2021). Zhang Regional-scale vegetation-climate interactions on the Qinghai-Tibet plateau. Ecological informatics, 65, 1-13. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2021.101413
Gimeno-Sotelo, L., & Gimeno, L. (2023). Where does the link between atmospheric moisture transport and extreme precipitation matter. Weather and Climate Extremes, 39, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.wace.2022.100536
Dai, X., Wang, L., Li, X., Gong, J., & Cao, Q. (2023). Characteristics of the extreme precipitation and its impacts on ecosystem services in the Wuhan urban agglomeration. Science of the total environment, 864, 11-25. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2022.161045   
Jia, X., Zhu, Y., & Luo, Y. (2017). Soil moisture decline due to afforestation across the Loess Plateau, China. Journal of hydrology, 546, 113-122. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2017.01.011
Fraedrich, K., Kleidon, A., Lunkeit, F. (1999). A green planet versus a desert world: Estimating the effect of vegetation extremes on the atmosphere. Journal of climate, 12(10), 3156–3163. https://doi.org/10.1175/15200442(1999)012  
Fay, P.A., Carlisle, J.D., Knapp, A.K., & Blair, S.L. (2003). Collins Productivity responses to altered rainfall patterns in a C4-dominated grassland. Oecologia, 137(2), 245-251. https://doi.org/10.1007/s00442-003-1331-3
Gao, W., Zheng, C., Liu, X., Lu, Y., Chen, Y., Wei, Y., & Ma, Y. (2022). NDVI-based vegetation dynamics and their responses to climate change and human activities from 1982 to 2020: A case study in the Mu Us Sandy Land, China. Ecological indicators, 137, 1-14. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2022.108745
Jahantigh, M. (2017). Comparison of two precipitation storage methods (contourfarrow and pitting) on vegetation in Iranshahr region. Journal of geography and urban-regional planning, 7(22), 133-144. https://doi.org/10.22111/GAIJ.2017.3039     (In Persian)
Jahantigh, M., & Jahantigh, M. (2020). Investigating the Effects of Incoming Floods from Afghanistan on the Quantitative and Qualitative Changes of Groundwater Resources in the Sistan Plain. Journal of ecohydrology, 7(2), 463-479.                         https://doi.org/10.22059/ije.2020.290738.1222 (In Persian)  
Jahantigh, M., & Pessarakli, M. (2009). Utilization of contour furrow and pitting techniques on desert rangelands: Evaluation of runoff, sediment, soil water content and vegetation cover. Journal of food, agriculture & environment, 7(2), 736-739.
Jahantab, E., Khosravani, Z., Parsamehr, A.H., & Ghanbari, A.H. (2023). Investigating the effect of banqueting operations on the characteristics of vegetation in the rangelands of Fasa city. Journal of plant ecosystem conservation, 11(22), 160-173. (In Persian)
Hao, Y.B., Kang, X.M., Cui, X.Y., Ding, K., Wang, Y.F., & Zhou, X.Q. (2012). Verification of a threshold concept of ecologically effective precipitation pulse: from plant individuals to ecosystem. Ecological Informatics, 12, 23-30. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2012.07.006
Habibzadeh, A., & Noroozi, A. (2022). The effect of rainfall harvesting systems on increasing rangeland vegetation. Watershed Engineering and Management, 14(1), 102-113. https://doi.org/10.22092/ijwmse.2021.352776.1863 (In Persian)
Huang, T., Liu, Y., Wu, Z., Xiao, P., Wang, J., & Sun, P. (2024). Quantitative analysis of runoff alteration based on the Budyko model with time-varying underlying surface parameters for the Wuding River Basin, Loess Plateau. Ecological Indicators, 158, 111377. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.111377
Hessary, K., & Gerald, F. (1979). Impact of avarious Range Improvement practices on watershed protective cover and Annual Production within the Colorado River Basin. Journal of rangemanagement, 32(2), 134-140.
Linscheid, N., Estupinan-Suarez, L.M., Brenning, A., Carvalhais, N., Cremer, F., Gans, F., Rammig, A., Reichstein, M., & Sierra, M.D. (2020). Mahecha Towards a global understanding of vegetation–climate dynamics at multiple timescales. Biogeosciences, 17(4), 945-962. https://doi.org/10.5194/bg-17-945-2020
Liang, Z., Chen, X., Wang, C., & Zhang, Z. (2024). Response of Soil Moisture to Four Rainfall Regimes and Tillage Measures under Natural Rainfall in Red Soil Region, Southern China. Water, 16(10), 1-13. https://doi.org/10.3390/w16101331
Liu, X., Wang, Y., Yan, Y., Hou, H., Liu, P., Cai, T., Zhang, P., Jia, Z., & Re, X. (2020). Appropriate ridge-furrow ratio can enhance crop production and resource use efficiency by improving soil moisture and thermal condition in a semi-arid region. Agricultural water management, 240. https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106289
Mohseni, N., & Sepehr, A. (2015). Self-organized vegetation patterns: Early warning signals for predicting ecosystem transitions. Journal of environmental studies, 41, 163–177. https://doi.org/10.22059/jes.2015.53907 (In Persian)
Moradi, E., Darabi, H., Alamdarloo, E.H.,  Karimi, M., & Kløve, B. (2023). Vegetation vulnerability to hydrometeorological stresses in water-scarce areas using machine learning and remote sensing techniques. Ecological Informatics, 73, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.ecoinf.2022.101838
Norton, A.J., Rayner, P.J., Wang, Y.P.,  Parazoo, N.C., Baskaran, L., Briggs, P.R.,  Haverd, V., & Doughty, R. (2022). Hydrologic connectivity drives extremes and high variability in vegetation productivity across Australian arid and semi-arid ecosystems. Remote sensing of environment, 272, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.rse.2022.112937
Prăvălie, p. (2016). Drylands extent and environmental issues. A global approach. Earth-science reviews, 161, 259-278. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2016.08.003
Ren, X.L., Chen, X.L., & Jia, Z.K. (2009). Effect of Rainfall Collecting with Ridge and Furrow on Soil Moisture and Root Growth of Corn in Semiarid Northwest China. Journal of agronomy and crop science, 196(2), 109–122, https://doi.org/10.1111/j.1439037X.2009.00401  
Ren, Z.P., Li, Z.B., Liu, X.L., Li, P., Cheng, S.D., & Xu, G.C. (2018). Comparing watershed afforestation and natural revegetation impacts on soil moisture in the semiarid Loess Plateau of China. Scientific Reports, 8, 1-17. https://doi.org/10.1038/s41598-018-21362-5
Ross wight, J., Neff, E., & Soiseth, R.J. (1978). Vegetation Response to Contour furrowing. journal of rangemanegement, 31(2), 97-101.
Sawut, R., Li, Y., Kasimu, A., & Ablat, X. (2023). Examining the spatially varying effects of climatic and environmental pollution factors on the NDVI based on their spatially heterogeneous relationships in Bohai Rim. China. Journal of Hydrology, 617, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.128815 
Seneviratne, S.I., Corti, T., Davin, E.L., Hirschi, M., Jaeger, E.B., Lehner, I., Orlowsky, B., & Teuling, A.J. (2010). Investigating soil moisture–climate interactions in a changing climate: A review. Earth-Science Reviews, 99, 125–161. https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2010.02.004
Sun, L., Yang, L., Hao, L., Fang, D., Jin. K., & Huang, X. (2017). Hydrological Effects of Vegetation Cover Degradation and Environmental Implications in a Semiarid Temperate Steppe, China. Sustainability, 9(2), 281. https://doi.org/10.3390/su9020281
Sun, G., McNulty, S.G., Myers, J.A.M., & Cohen, E.C. (2008). Impacts of multiple stresses on water demand and supply across the southeastern United States. Journal of the american water resources association, 44, 1441–1457. https://doi.org/10.1111/j.17521688.2008.00250.x
Vali, A. A. , Barabadi, H., & Amir ahmadi, A. (2018). Investigating effect of urban wastewater treatment On the Soil Properties of desert areas (Case Study: Sabzevar Sewage Treatment Plant). Journal of arid regions geographic studies, 9(32), 36-47. (In Persian)
Wang, W., Yin, S., Xie, Y., & Nearing, M.A. (2019). Minimum Inter- Event Times for Rainfall in the Eastern Monsoon Region of China. Transactions of the ASABE, 62, 9–18. https://doi.org/ 10.13031/trans.12878
Webb, N.P., Okin, G.S., & Brown, S. (2014). The effect of roughness elementson wind erosion: The importance ofsurface shear stress distribution. Journal of Geophysical Research: Atmospheres, 119, 6066-6084. https://doi.org/10.1002/2014JD021491
Xu, G., Huang, M., Li, P., Li, Z. & Wang, Y. (2021). Effects of land use on spatial and temporal distribution of soil moisture within profiles. Environmental Earth Sciences, 80, 1-12. https://doi.org/10.1007/s12665-021-09464-2
Yin, Y., Chen, H., Wang, G., Xu, W., & Wang, W .(2021). Characteristics of the precipitation concentration and their relationship with the precipitation structure: A case study in the Huai River basin, China. Atmospheric Research, 253, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2021.105484
Yu, Y., Wei, W., Chen, L., Feng, T., & Daryanto, S. (2019). Quantifying the effects of precipitation, vegetation, and land preparation techniques on runoff and soil erosion in a loess watershed of China. Science of the total environment, 652, 755-764, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.10.255
Zare, A., Hakimzadeh, M.A., & Karimian, A. A. (2022). Evaluating Ripping and Planting of Haloxylon and Its Impact on Vegetation and Soil Characteristics: A Case Studies of Ashniz Meybod. Desert ecosystem engineering, 9(29), 101-114. https://doi:10.22052/deej.2020.9.29.59 (In Persian)
Zucco, G., Brocca, L., Moramarco, T., & Morbidelli, R. (2014). Influence of land use on soil moisture spatial-temporal variability and monitoring. Journal of hydrology, 516, 193–199. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2014.01.043
Zhang, M., Wang, K., Liu, H., Yue, Y., Ren, Y., Chen, Y., Zhang, C., & Deng, Z. (2023). Vegetation inter- annual variation responses to climate variation in different geomorphic zones of the Yangtze River Basin, China. Ecological Indicators, 152, 1-12. https://doi.org/10.1016/j.ecolind.2023.110357
Zhang, X., Song, J., Wang, Y., Sun, H., & Li, Q. (2022). Threshold effects of vegetation coverage on runoff and soil loss in the loess plateau of China: A meta-analysis. Geoderma, 412, 1-10. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2022.115720
Zhang, G., Mo, F., Shah, F., Meng, W., Liao, Y. & Han, H. (2021). Ridge-furrow configuration significantly improves soil water availability, crop water use efficiency, and grain yield in dryland agroecosystems of the Loess Plateau. Agricultural Water Management, 245, 1-12.  https://doi.org/10.1016/j.agwat.2020.106657
Zhang, K.C., Qu, J.J., & Qiu, R.P. (2004). Wind tunnel simulation to determine the effect of underlying sand-laden layer surface characteristics on air current turbulence. Bull. Soil Water Conserv, 24(3), 1–4.
Zarekia, S., Baghestani-Meybodi, N., Mirjalili, A., & Ahmadi-Roknabadi, M. (2021). The 18-year impact of rainfall storage projects on vegetation in steppe rangelands (Case study: Rangelands less than 100 mm of rainfall in Yazd province). Iranian journal of range and desert research, 28(1), 69-81. https://doi.org/10.22092/ijrdr.2021.123855 

  • تاریخ دریافت 01 دی 1403
  • تاریخ بازنگری 06 اردیبهشت 1404
  • تاریخ پذیرش 25 خرداد 1404