فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مقدمه مناطق کوهستانی، به‌عنوان حساس‌ترین و حیاتی‌ترین زیست‌بوم‌ها، نقش مهمی در تأمین آب شیرین، تنظیم اقلیم و حفظ تنوع زیستی ایفا می‌کنند. با این حال، این مناطق به‌دلیل فرسایش خاک، تخریب منابع طبیعی و تغییرات اقلیمی آسیب‌پذیرند. مدیریت پایدار آب و خاک در این مناطق، از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا کیفیت خاک به‌طور مستقیم با خدمات زیست بوم مرتبط است. عوامل طبیعی و انسانی گوناگونی بر ویژگی‌های خاک در مناطق کوهستانی تأثیر می‌گذارند. عواملی مانند شیب و جهت دامنه به‌طور مستقیم بر توزیع مواد آلی، پایداری خاکدانه‌ها و نفوذپذیری آب مؤثرند. فعالیت‌های انسانی مانند بهره‌برداری بی‌رویه از مراتع، چرای بیش از حد دام و تغییر کاربری اراضی نیز به تخریب خاک، کاهش نفوذپذیری و فرسایش شدید منجر می‌شوند. اقدامات مدیریتی مانند اجرای سازه‌های آبخیزداری و کاشت گیاهان بومی می‌توانند ظرفیت نگهداری آب و مواد غذایی خاک را افزایش داده و موجب بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک شوند. حوضه‌های معرف و زوجی به‌عنوان آزمایشگاه‌های طبیعی برای بررسی فرایندهای هیدرولوژیکی و تأثیرات اقدامات مدیریتی در مقیاس محلی و منطقه‌ای مورد استفاده قرار می‌گیرند. این حوضه‌ها برای پایش و ارزیابی تغییرات در کیفیت خاک، آب و زیست‌بوم‌ها تحت‌تأثیر فعالیت‌های انسانی و شرایط اقلیمی حائز اهمیت هستند. هدف از این پژوهش، بررسی تأثیر متغیرهای توپوگرافی شامل جهت دامنه و شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) بر کارآمدی اقدامات احیایی در بهبود ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک است.   مواد و روش‌ها این پژوهش در دو زیرحوضه نمونه و شاهد در حوزه‌ آبخیز معرف-زوجی گنبد در استان همدان انجام شده است. این حوضه شامل دو زیرحوضه، یک زیرحوضه تحت پوشش عملیات آبخیزداری به‌عنوان زیرحوضه نمونه و دیگری بدون هیچگونه فعالیت آبخیزداری به‌عنوان زیرحوضه شاهد در نظر گرفته شده است. برای بررسی ارتباط توپوگرافی و ویژگی‌های خاک، نمونه‌برداری خاک در نقاط مختلفی از حوضه‌های شاهد و نمونه بر اساس دو عامل اصلی توپوگرافی، یعنی جهت دامنه و TWI انجام شد. برای بررسی تأثیر جهت دامنه، سه نقطه در دامنه‌های رو به شمال و سه نقطه در دامنه‌های رو به جنوب از هر دو زیرحوضه انتخاب شدند. شاخص TWI نیز با استفاده از معادله مربوطه محاسبه و هر زیرحوضه به سه ناحیه با شرایط رطوبتی مختلف (TWI پایین،TWI  متوسط و TWI بالا) تقسیم شد. با انجام سه تکرار، در مجموع، 36 نقطه نمونه‌برداری انتخاب شد. نمونه‌های خاک در پایان فصل رشد گیاهان، از عمق صفر تا ۱۵سانتی‌متری ضمن حفظ ساختمان خاک برداشت شدند. ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک ازجمله نفوذپذیری خاک، بافت خاک، تخلخل خاک، پایداری خاکدانه‌ها، ماده آلی خاک، pH و هدایت الکتریکی خاک، ظرفیت نگهداری آب خاک و اجزای پوشش سطح خاک اندازه‌گیری شدند. اقدامات احیایی در زیرحوضه نمونه شامل اقدامات زیستی و مدیریتی بود. اقدامات زیستی شامل بذرکاری گونه‌های مقاوم به خشکی مانند Astragalus gossypinus و Bromus tomentellus و اقدامات مدیریتی شامل قرق کامل و مهار چرای دام بود. به‌منظور بررسی تأثیر احیای حوزه آبخیز، جهت شیب و شاخص TWI بر ویژگی‌های هیدرولوژیکی خاک، از روش‌های آماری شامل تحلیل واریانس (ANOVA) بر اساس طرح آشیانه‌­ای و همبستگی پیرسون با استفاده از نرم‌افزارهای SAS و R استفاده شد. این تحلیل‌ها تفاوت‌های معنی‌دار بین گروه‌ها و روابط بین متغیرهای خاک را مشخص کردند.   نتایج و بحث نتایج این پژوهش نشان داد که اقدامات احیایی و تفاوت‌های توپوگرافی به‌طور معناداری ویژگی‌های خاک را بهبود بخشیده‌اند. زیرحوضه نمونه در مقایسه با زیرحوضه شاهد، جرم مخصوص ظاهری کمتر (0.01± 1.18 در مقابل 0.02± 1.31 گرم بر سانتی‌متر مکعب)، درصد خاک لخت کمتر (1.38 ± 13.06 درصد در مقابل 1.61± 32.5 درصد)، و سرعت نفوذ بیشتر (1.92 ± 28.44 در مقابل 0.82 ± 19.78 میلی‌متر بر ساعت) داشت (p < 0.05). همچنین، تخلخل (0.73 ± 51.13 درصد در مقابل 1.14± 41.66 درصد) و پایداری خاکدانه (0.52 ± 1.96 در مقابل 0.39± 1.52 میلی‌متر) در حوضه نمونه به‌طور معنی‌داری افزایش یافت. ماده آلی نیز در زیرحوضه نمونه (0.62±2.15 درصد) نسبت به شاهد (0.38±1.5 درصد) بیشتر بود (P<0.05). جهت دامنه نیز تأثیر معنی‌داری بر برخی از ویژگی‌های خاک داشت؛ دامنه‌های شمالی در مقایسه با دامنه‌های جنوبی، پایداری خاکدانه بیشتر (0.33 ± 2.14 در مقابل 0.29 ± 1.35 میلی‌متر)، ماده آلی بالاتر (0.64 ± 2.13 درصد در مقابل 0.38 ± 1.32 درصد) و تاج پوشش گیاهی متراکم‌تری (3.18 ± 60.39 درصد در مقابل 48.17 ± 3.2 درصد) نشان دادند (p < 0.05). بررسی طبقات مختلف TWI نیز نشان داد که طبقه TWI3 بالاترین مقادیر ماده آلی (0.61 ± 1.45 درصد) و پایداری خاکدانه (0.52 ± 1.96 میلی‌متر) را دارا است. تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) نشان داد که TWI و پوشش گیاهی با ماده آلی، پایداری خاکدانه و نفوذپذیری هم‌جهت هستند (P<0.05). در حالی که خاک لخت و جرم مخصوص ظاهری با نقاط دامنه‌های جنوبی و TWI پایین مرتبط‌اند. دامنه‌های شمالی و طبقات TWI بالا بیشترین بهبود را در ماده آلی و پوشش گیاهی نشان دادند. این یافته‌ها نقش کلیدی جهت دامنه، TWI و اقدامات زیستی در بهبود کیفیت خاک و پوشش گیاهی در مناطق نیمه‌خشک را تأیید می‌کند.   نتیجه‌گیری پژوهش حاضر نشان داد که اقدامات احیایی به‌طور کلی منجر به بهبود کیفیت خاک می‌شوند، اما میزان اثربخشی این اقدامات به‌طور قابل توجهی تحت تأثیر ویژگی‌های توپوگرافی، به‌ویژه جهت دامنه و شاخص رطوبت توپوگرافی (TWI) قرار دارد. دامنه‌های شمالی و نقاط با TWI بالا، بیشترین میزان بهبود را در ویژگی‌های خاک، به‌ویژه ماده آلی و پایداری خاکدانه نشان دادند. یافته‌های این پژوهش، اهمیت در نظر گرفتن ویژگی‌های توپوگرافی در برنامه‌ریزی و اجرای اقدامات احیایی را نشان می‌دهد و پیشنهاد می‌شود که در مطالعات آینده، تمرکز بیشتری بر بررسی عوامل مؤثر بر کاهش برخی ویژگی‌ها و اثرات بلندمدت اقدامات احیایی صورت گیرد.