بررسی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مارن‌های غرب آبخیز مهارلو و تأثیر آن ها بر فرسایش و حفاظت خاک

نویسندگان

1 استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

2 دانشیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

3 کارشناس ارشد بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

4 استادیار بخش تحقیقات خاک و آب، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران

5 دانشیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

doi
10.22092/wmrj.2025.368766.1618
چکیده

مقدمه و هدفمارن‌ها سنگ‌هایی متخلخل (با تخلخل 73 تا 95%) هستند. سازندهای مارنی رسوب‌زایی زیادی دارند و ویژگی‌های متفاوت فیزیکی و شیمیایی مارن‌ها، بر شدت و نوع فرسایش تأثیرگذارند. شکل و شدت فرسایش آبی به‌شدت تحت تأثیر تغییرات بافت خاک است. بر پایة نتایج پژوهش‌های پیشین، بیشترین همبستگی مارن‌ها با شدت فرسایش مربوط به عامل‌های فیزیکی و شیمیایی آنها (توزیع ذرات به‌ویژه ذرات شن) است. با افزایش اندازه ماسه در مقایسه با ذرات سیلت و رس، فرسایش آبکندی (خندقی) نیز افزایش خواهد یافت. شاخص نسبت رس در رخداد فرسایش آبکندی و شاخص حجم رواناب در رخداد فرسایش سطحی و شیاری مارن‌ها تعیین‌کننده هستند. از سوی دیگر، اندازه‌های سدیم، منیزیم، درصد کربن آلی، pH و SAR، در شکل‌های فرسایش سطحی، شیاری و هزار‌دره‌ای مارن‌ها، تفاوت معنی‌دار وجود دارد. خاک‌های مارنی موادی در حال تکامل هستند که با افزودنی‌هایی می‌توان ویژگی‌های ذاتی آن‌ها را بهبود بخشید و امکان استفاده از آن‌ها را فراهم آورد. استقرار پوشش گیاهی روی مارن‌ها نیز یک نکته مهم است و درصد رس و گچ موجود در مارن‌ها رابطه تنگاتنگی با استقرار گیاه روی خاک‌های مارنی دارد. ازاین‌رو، مارن‌ها مسائل و مشکلات با اهمیتی مرتبط با استفاده، تثبیت، ساخت‌وساز، فرسایش و رسوب‌زایی دارند. سازندهای مارنی در ‌آبخیز مهارلو در استان فارس گسترش زیادی دارند و این موضوع نشان‌دهندة قابلیت زیاد آبخیز برای ایجاد فرسایش و تولید رسوب است و شناخت ویژگی مارن‌های آبخیز برای استفاده در برنامه‌های حفاظت خاک کاربرد دارد.مواد و روش‌هاآبخیزهای تنگ‌سرخ و بردکل با مساحت 500 هکتار جزء آبخیز مهارلو و در غرب شیراز است. تقریباً تمام سطح این زیرآبخیز‌ها را سازند زمین‌شناسی گچساران می‌پوشاند. با استفاده از نقشه‌های زمین‌شناسی، پستی‌بلندی، شیب و دیگر مستندات موجود و مشاهدة شکل‌های فرسایشی در عرصه، در سه طبقه شیب (کمتر از 5%، 5 تا 10% و 10 تا 20%)، 11 نمونه خاک مارنی از عمق 30-0 سانتی‌متر برداشت شد. هدایت الکتریکی عصارة اشباع خاک (ECe)، اسیدیته گل اشباع خاک (pH)، اندازة کلسیم، منیزیم، سدیم، کربنات، کلر، بی‌کربنات، کربن ‌آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی، درصد گچ و اندازة کربنات کلسیم معادل اندازه‌گیری شدند. تجزیه خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک بر اساس روش مؤسسه تحقیقات خاک و آب انجام شد. اندازة ذرات خاک با روش هیدرومتری و بافت خاک بر اساس طبقه‌بندی وزارت کشاورزی آمریکا تعیین شد. بررسی‌های آماری داده‌ها و تعیین تأثیر متغیرها بر نوع فرسایش با استفاده از آزمون t با دو جمعیت مستقل انجام شد. افزون بر این، تجزیه‌ و تحلیل پراکنش، تجزیه‌ و تحلیل عامل‌های اصلی و مقایسه میانگین‌ها با استفاده از آزمون دانکن (با استفاده از نرم‌افزار آماری SPSS) انجام شد.نتایج و بحثتفاوت اندازة کربنات‌کلسیم معادل در منطقه تنگ‌سرخ و بردکل در سطح یک درصد معنی‌دار شد و اندازة آن در تنگ‌سرخ به‌مراتب بیشتر از بردکل بود. تفاوت اندازه ماسه در سطح پنج درصد معنی‌دار شد که اندازه آن در بردکل بیش از تنگ‌سرخ بود. در مارن‌های دو زیرآبخیز نیز تفاوت اندازه اسیدیته در سطح یک درصد معنی‌دار شد و در تنگ‌سرخ بیش از بردکل بود. اندازه سولفات مارن‌های بردکل به‌مراتب بیش از تنگ‌سرخ بود و این تفاوت در سطح پنج درصدمعنی‌دار شد. اندازه بی‌کربنات در مارن‌های بردکل بیش از تنگ‌سرخ بود و این تفاوت در سطح پنج درصد معنی‌دار شد. تفاوت اندازه‌های کربنات‌کلسیم معادل، گچ، اسیدیته و کلسیم مارن‌ها در شکل‌های فرسایشی گوناگون در سطح پنج و یک درصد معنی‌دار شد. میان دو منطقه در مارن‌های با فرسایش آبکندی (خندقی)، تفاوت اندازه ظرفیت تبادل یونی و اسیدیته، معنی‌دار شد. اندازه‌های اسیدیته، کربنات‌کلسیم معادل، یون سدیم و درصد رس در مارن‌های تنگ‌سرخ بیش از بردکل بود و در دیگر متغیرها اندازه‌ها در بردکل بیشتر بود. در دو واحد آب‌شناختی بررسی‌شده، بیشترین و کمترین اندازة کربن آلی به‌ترتیب در فرسایش شیاری و سطحی مشاهده شد. افزون بر این، بیشترین و کمترین اندازه درصد رطوبت به‌ترتیب در فرسایش سطحی و شیاری مشاهده شد. اندازه بی‌کربنات نیز در فرسایش شیاری بیش از دیگر شکل‌های فرسایشی بود. تعیین اندازه عامل‌هایی مانند بی‌کربنات، کربنات‌کلسیم معادل، گچ، اسیدیته و یون کلسیم، درصد شن و مجموع سیلت و رس در بروز شکل‌های فرسایشی کمک‌کننده بودند. در مارن‌های منطقه، اندازه زیاد نسبت جذبی سدیم (SAR) می‌تواند موجب غلبه بیشتر فرسایش سطحی و شیاری در مقایسه با فرسایش آبکندی (خندقی) شود. در مارن‌های سازند گچساران، احتمالاً شوری تحت تأثیر افزایش اندازه گچ بود و از نقش آن در تشدید فرسایش کاسته شد. وجود کربنات‌کلسیم بیشتر در مارن‌های آبخیز تنگ‌سرخ سبب پایداری بیشتر آنها شد که دلیل آن مهار بیشتر اثر شوری و سدیم بود. درصد جذب آب مارن‌های تنگ‌سرخ در مقایسه با مارن‌های بردکل بیشتر بود. ازاین‌رو، قابلیت حرکات فرسایشی از نوع توده‌ای نیز در مارن‌های تنگ‌سرخ بیشتر بود. نتیجه‌گیری و پیشنهادهانتایج این پژوهش نشان داد به‌دلیل ویژگی‌های مارن‌ها در آبخیز مهارلو و نقش مؤثر آن‌ها بر فرسایش و رسوب، در پژوهش‌های محلی باید به آنها توجه ویژه داشت. در این آبخیز، برای مهار فرسایش و رسوب، شناسایی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی مارن‌ها مانند یون‌های بی‌کربنات، کلسیم، سدیم، شوری، درصد شن و رس اهمیت دارند. در نتیجه، برای موفقیت بیشتر طرح‌های اجرایی در پژوهش‌های آبخیزداری، توجه به نقش ویژگی‌هایی مانند اندازه گچ در کاهش شوری و تأثیر اسیدیته بر نوع فرسایش‌ها نیز ضروری است. بر اساس نتایج این پژوهش، پیشنهاد می‌شود برای مدیریت رسوب‌گذاری در آبخیز مهارلو، از پوشش گیاهی و مالچ‌های زیست‌پذیر برای تثبیت خاک استفاده شود و سدهای رسوب‌گیر ساخته شود. همچنین، بهره‌گیری از فناوری‌های GIS و سنجش‌ازدور برای شناسایی مناطق بحرانی و تدوین برنامه‌های مدیریت منابع آب ‌و خاک پیشنهاد می‌شود.