تأثیر پوشش گیاه یونجه بر رواناب تولیدی در مقیاس کرت‌های فرسایشی با استفاده از ‏‏‏‏شبیه‌‏ساز‎‎ باران

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

2 دانشیار، گروه مهندسی طبیعت، دانشکده منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

3 دانشیار، گروه مهندسی طبیعت، دانشکدة منابع طبیعی و علوم زمین، دانشگاه کاشان، کاشان، ایران

چکیده

پوشش ‏گیاهی‎ یکی از عوامل مهم در کاهش میزان رواناب به واسطه ربایش قطرات باران توسط تاج پوشش و کاهش انرژی جنبشی آن شده که این امر نشان دهنده نقش بالای ‏‏پوشش‏ گیاهی‎ در حفاظت خاک است. این پژوهش با هدف بررسی نقش ‏‏پوشش ‏گیاهی‎ در مهار میزان رواناب با استفاده از ‏‏‏‏شبیه‏ ساز‎‎ باران انجام شده است. در این پژوهش از سه سطح ‏‏پوشش ‏گیاهی‎ (35، 65 و 90 درصد) و یک تیمار شاهد (بدون پوشش) در سه تکرار تحت بارندگی با شدت 90 ‏‏میلی ‎متر‎ بر ساعت و دوام 70 دقیقه‌ای استفاده شد. با توجه به نتایج به دست آمده با افزایش سطح پوشش از صفر به 35، 65 و 90 درصد، حجم رواناب به طور متوسط به ترتیب 91/42، 73/45 و 89/62 درصد کاهش یافت. همچنین ضریب رواناب در تیمارهای مذکور به ترتیب 40، 41 و 72 درصد کاهش یافته است. نتایج حاصل از بررسی نمودار تغییرات زمانی رواناب نیز نشان داد که در انواع سطح پوشش‌‌ها میزان رواناب در دقایق ابتدایی آزمایش با شیب بالایی افزایش یافته و با نزدیک شدن به زمان‏ها‎ی میانی و انتهایی به یک مقدار ثابت رسیده‌است. این یافته‌‌ها حاکی از آن بود که با نزدیک شدن به انتهای آزمایش و اشباع شدن خاک کارایی کاهش رواناب در انواع سطح پوشش‌ها کمتر شده است. نتایج حاصل از آزمون تجزیه واریانس یک طرفه نیز نشان داد که مقادیر حجم رواناب در تیمار شاهد با تیمارهای مختلف ‏‏پوشش ‏گیاهی‎ دارای اختلاف ‏معنادار‎ی در سطح یک درصد هستند. در یک نتیجه‏ گیری نهایی می‏ توان بیان نمود که هر سه سطح ‏‏پوشش‏ گیاهی‎ (35، 65 و 90 درصد) عملکرد مناسبی در کاهش رواناب دارند. لذا برآورد میزان رواناب تولیدی در درصدهای مختلف برای شناخت چگونگی کنترل فرسایش خاک و سیل‌خیزی و همچنین مشخص کردن بهینه‌ترین درصد سطح پوشش از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


Azartaj, E., Rasoulzadeh, A., & Asghari, A. (2018). Investigation of land use change effect on runoff and soil erosion using rainfall simulation in Heiran area, Ardabil, Watershed Engineering and Management, 10(1), 1-13. doi:10.22092/ijwmse.2018.115656. [In Persian]
Casermeiro, M.A., Molina, J.A., Delacruz Caravaca, M.T., Hernando Massanet, M.I., & Moreno, P.S. (2004). Influence of scrubs on runoff and sediment loss in soils of Mediterranean climate, Catena, 7, 97-107. doi:10.1016/s0341 8162(03)00160-7
Duan, J., Liu, Y.J., Wang, L.Y., Yang, J., Tang, C.J., & Zheng, H.J. (2022). Importance of grass stolons in mitigating runoff and sediment yield under simulated rainstorms. Catena213, 106132. doi:10.1016/j.catena.2022.106132
Dunjo, G., Pardini, G., & Gispert, M. (2004). The role of land use–land cover on runoff generation and sediment yield at a microplot scale. Journal of Arid Environment, 57, 99–116. doi:10.1016/S0140-1963(03)00097-1
Dunkerley, D. (2021). The importance of incorporating rain intensity profiles in rainfall simulation studies of infiltration, runoff production, soil erosion, and related land surface processes. Journal of Hydrology603, 126834. doi:10.1016/j.jhydrol.2021.126834
Gao, Y., Zhu, B., Zhou, P., Tang, J.L., Wang, T., & Miao, C.Y. (2009). Effects of vegetation cover on phosphorus loss from a hillslope cropland of purple soil under simulated rainfall: a case study in China. Nutrient Cycling in Agroecosystems85, 263-273. doi:10.1007/s10705-009-9265-8
Hatefi, M., Sadeghi, H.R., Erfanzadeh, R. & Behzadfar, M. (2020). Laboratory investigation of the role of vegetation in the production of runoff in small plots under the freeze-thaw cycle. Journal of Water and Soil, 34(4), 764-755. doi: 10.22067/JSW.V34I4.76389. [In Persian]
Hou, G., Bi, H., Huo, Y., Wei, X., Zhu, Y., Wang, X., & Liao, W. (2020). Determining the optimal vegetation coverage for controlling soil erosion in Cynodon dactylon grassland in North China. Journal of Cleaner Production244, 118771. doi:10.1016/j.jclepro.2019.118771
Kamphorst, A. (1987). A small rainfall simulator for the determination of soil erodibility. Agriculture Science, 35, 407-415. doi:10.18174/njas.v35i3.16735
Kavianpour, A.M., Jafarian, Z., Ismaili, A., & Kavian, A. (2015). The effect of vegetation cover on reducing runoff and soil loss using a rain simulator in uncultivated pastures of Mazandaran province. Geography and Environmental Planning, 26(58(2)), 179-190. doi: 20.1001.1.20085362.1394.26.2.12.3. [In Persian]
Kervroëdan, L., Armand, R., Saunier, M., & Faucon, M. P. (2019). Effects of plant traits and their divergence on runoff and sediment retention in herbaceous vegetation. Plant and Soil441, 511-524. doi:10.1007/s11104-019-04142-6
Kim, J.K., Onda, Y., Kim, M.S., & Yang, D.Y. (2014). Plot-scale study of surface runoff on well-covered forest floors under different canopy species. Quaternary International344, 75-85. doi:10.1016/j.quaint.2014.07.036
Kuras, P.K., Alila, Y., & Weiler, M. (2012). Forest harvesting effects on the magnitude and frequency of peak flows can increase with return period. Water Resources Research48(1). doi:10.1029/2011WR010705
Marques, M.J., Bienes, R., Jiménez, L., & Pérez-Rodríguez, R. (2007). Effect of vegetal cover on runoff and soil erosion under light intensity events. Rainfall simulation over USLE plots. Science of the Total Environment378(1-2), 161-165. doi:10.1016/j.scitotenv.2007.01.043
Mingguo, Z., Qiangguo, C., & Hao, C. (2007). Effect of vegetation on runoff-sediment yield relationship at different spatial scales in hilly areas of the Loess Plateau, North China. Acta Ecologica Sinica27(9), 3572-3581.doi:10.1016/S1872-2032(07) 60075-4
Morgan, R.P. (2007). Vegetative-based technologies for erosion control. In Eco-and Ground Bio-Engineering: The Use of Vegetation to Improve Slope Stability: Proceedings of the First International Conference on Eco-Engineering 13–17 September 2004 (pp. 265-272). doi:10.1007/978-1-4020-5593-5_26
Negi, G.C.S., Joshi, V., & Kumar, K. (1998). Spring sanctuary development to meet household water demand in the mountaiCns: a call for action. Research for Mountain Development: Some Initiatives and Accomplishments. Gyanodya Prakashan, Nainital, India, 25-48.
Nie, J., Dai, P., & Sobel, A.H. (2020). Dry and moist dynamics shape regional patterns of extreme precipitation sensitivity. Proceedings of the National Academy of Sciences117(16), 8757-8763. doi:10.1073/pnas.1913584117
Noor, H., Arabkhedri, M., & Dastranj, A. (2023). Evaluation of the effect of range exclosure on soil erosion at plots scale (Case study: Sanganeh Soil Conservation Research Site). Water and Soil Management and Modelling, 3(2), 66-77. doi:10.22098/mmws.2022.11286.1116. [In Persian]
Pan, C., & Shangguan, Z. (2006). Runoff hydraulic characteristics and sediment generation in sloped grassplots under simulated rainfall conditions. Journal of Hydrology331(1-2), 178-185. doi:10.1016/j.jhydrol.2006.05.011
Pan, C., Ma, L., & Shangguan, Z. (2010). Effectiveness of grass strips in trapping suspended sediments from runoff. Earth Surface Processes and Landforms35(9), doi:1006-1013. doi:10.1002/esp.1997
Perez-Latorre, F.J., de Castro, L., & Delgado, A. (2010). A comparison of two variable intensity rainfall simulators for runoff studies. Soil and Tillage Research107(1), 11-16. doi:10.1016/j.still.2009.12.009
Rahmani Nenekaran, F., Esmaeli Ouri, A., Hazbavi, Z., Kalehhouei, M., Ahmadi, M., & Mostafazadeh, R. (2021). Simulation of the effect of vegetation type on hydrological response at the scale of a field plot. The 10th International Conference on Rain Catchment Surface Systems, Kordestan, Iran, Pp. 1-7. [In Persian]
Rahmani Nenehkaran, F., Esmaeli Ouri, A., Kalehhouei, M., Ahmadi, M., Mostafazadeh, R., & Hazbavi, Z. (2022). The changeability of runoff and sediment components from different compositions and percentages of vegetation. Environmental Erosion Research Journal, 12(4), 158-173. 20.1001.1.22517812.1401.12.4.8.9. [In Persian]
Saeediyan, H., & Moradi, H.R. (2022). Comparing of the runoff and sediment of different land uses in Gachsaran and Aghajari formations under rain simulation. Water and Soil Management and Modeling, 2(2), 55-68. doi:10.22098/MMWS.2022.9802.1065. [In Persian]
Sheridan, G.J., Noske, P.J., Lane, P.N., & Sherwin, C. B. (2008). Using rainfall simulation and site measurements to predict annual interrill erodibility and phosphorus generation rates from unsealed forest roads: Validation against in-situ erosion measurements. Catena73(1), 49-62. doi:10.1016/j.catena.2007.08.006
Snelder, D.J., & Bryan, R.B. (1995). The use of rainfall simulation tests to assess the influence of vegetation density on soil loss on degraded rangelands in the Baringo District, Kenya. Catena25(1-4), 105-116. doi:10.1016/0341-8162(95)00003-B
Sutherland, R.A. (1998). Rolled erosion control systems for hillslope surface protection: a critical review, synthesis and analysis of available data. I. Background and formative years. Land Degradation & Development9(6), 465-486. doi:10.1002/(SICI)1099145X(199811/12)9:6<465::AID-LDR311>3.0.CO;2-4
Wildhaber, Y.S., Bänninger, D., Burri, K., and Alewell, C. (2012). Evaluation and application of a portable rainfall simulator on subalpine grassland, Catena, 91, 56-62. doi: 10.1016/j.catena.2011.03.004
Wu, S., Wu, P., Feng, H., & Merkley, G.P. (2011). Effects of alfalfa coverage on runoff, erosion and hydraulic characteristics of overland flow on loess slope plots. Frontiers of Environmental Science & Engineering in China5, 76-83. doi:10.1007/s11783-011-0282-x
Yaghmai, L., Sabohi, R., & Hajjaforushnia, Sh. (2008). Drought analysis using GIS (case study of Kashan region), The Second National Conference on the Effects of Drought and Its Management Solutions. [In Persian]
Zhang, G., Liu, G., Zhang, P., & Yi, L. (2014). Influence of vegetation parameters on runoff and sediment characteristics in patterned Artemisia capillaris plots. Journal of Arid Land6, 352-360. doi:10.1007/s40333-013-0224-5