ریخت‌سنجی فرسایش شیاری در کرت‌های آزمایشی

سابقه و هدف: فرسایش شیاری یکی از مهم‌ترین فرآیندهای فرسایش آبی است که درنتیجه تمرکز جریان به وجود می‌آید و یکی از منابع تولید رواناب و رسوب روی دامنه‌هاست. تشکیل شیار و حمل مواد مغذی در دامنه‌ها، حاصلخیزی خاک را کم کرده و باعث تهدید امنیت غذایی خواهد شد. ازاین‌رو، آگاهی از فرآیند توسعه شیار برای مدیریت منابع خاک و آب ضروری است. حال‌آنکه فرآیند و ریخت‌سنجی آن به حد کفایت موردتوجه قرار نگرفته است. در همین راستا، پژوهش حاضر باهدف بررسی ریخت‌سنجی شیار در کرت‌های آزمایشی در شرایط آزمایشگاهی در آزمایشگاه شبیه‌ساز باران و فرسایش دانشگاه تربیت مدرس برنامه‌ریزی و انجام شد.مواد و روش‌ها: برای انجام پژوهش حاضر از بارش شبیه‌سازی‌شده 50 میلی‌متر بر ساعت بادوام نیم ساعت به همراه رواناب اضافی 2 لیتر در دقیقه بر خاک حساس به فرسایش منطقه مرزن‌آباد در سه کرت آزمایشی استفاده شد و رواناب تولیدی و هدررفت خاک اندازه‌گیری شد. همچنین پس از انجام آزمایش‌های شبیه‌سازی، مولفه‌های ریخت‌سنجی شیار شامل زمان شیاری شدن، طول، عرض، عمق و تراکم شیار اندازه‌گیری شد. ابزار اندازه‌گیری مولفه‌های ریخت‌سنجی شیارهای تشکیل‌شده در کرت‌های مطالعاتی شامل متر برای طول و خط‌کش برای اندازه‌گیری عرض و عمق بوده است. یافته‌ها: نتایج نشان داد میزان رواناب تولیدی در سه کرت موردمطالعه 21.59، 18.63 و 14.33 لیتر بر مترمربع و هدررفت خاک نیز در کرت‌های آزمایشی 9622، 2665 و 3117 گرم بر مترمربع بوده است. بالا بودن میزان رواناب تولیدی در کرت‌های مطالعاتی نشان‌دهنده وجود جریان متمرکز است که با شکل‌گیری شیار در سطح کرت آزمایشی، حمل‌کننده هدررفت بالایی از خاک بوده است. همچنین تعداد شیارهای تشکیل‌شده در کرت‌های موردمطالعه 4، 3 و 4 شیار با مجموع طول 7.41، 7.04 و 8.11 متر و تراکم شیار 1.24، 1.17 و 1.35 متر بر مترمربع در کرت‌های موردمطالعه مشاهده شد. همچنین میانگین عرض شیارهای تشکیل‌شده در کرت‌های مطالعاتی 3.5±6.8، 2.0±3.5 و 2.7±7.2 سانتی‌متر و میانگین عمق شیارهای تشکیل‌شده 1.0±6.7، 1.0±3.0 و 2.0±3.9 سانتی‌متر بوده است. نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش حاضر نشان داد که انرژی حمل رسوب در کرت‌های آزمایشی پس از شروع جریان متمرکز ابتدا افزایش و سپس کاهش داشته است که باعث به وجود آمدن مراحل اولیه، فعال و رسوب‌گذاری در کرت‌های آزمایشی شده است. به عبارتی شیارهای تشکیل‌شده با نقش دوگانه هم منبع حمل هدررفت خاک و هم محل رسوب‌گذاری هستند. ازاین‌رو، نتایج پژوهش حاضر ضمن تایید تغییرپذیری مولفه‌های مطالعاتی شیارهای مطالعاتی در کرت‌های آزمایشی، بر ضرورت انجام اقدامات پیشگیرانه و مهار فرسایش شیاری در دامنه‌های حساس به فرسایش در مراحل ابتدایی تاکید دارد.

rill erosion morphometry in the experimental plots

background and objectives: rill erosion is one of the most critical water erosion processes due to flow concentration and is a source of runoff and sediment yield on the slope, leading to reduced soil fertility and threatened food security. therefore, the rill development process is essential for managing soil and water resources. however, its process and morphometry have yet to be sufficiently considered. in this regard, the present study was planned to investigate rill morphometry in experimental plots under laboratory conditions. the entire study was conducted in the rainfall simulation and soil erosion laboratory, faculty of natural resources, tarbiat modares university, noor, iran. materials and methods: for this purpose, a rainfall of 50 mm h 1 and a duration of 30 with an extra runoff of 2 l min 1 was used on the erosion prone soil of the marzanabad region, west mazandaran, iran, in three experimental plots was simulated to measure runoff generation and soil loss. the rill morphological components, viz. rilling time, length, width, depth, and density, were then measured after simulating experiments. an ordinary tape meter and a ruler were used for measuring the morphometric components of the rills formed in the study plots.results: the results showed that runoff generation rates in the three studied plots were 21.59, 18.63, and 14.33 l m 2. the soil loss in the experimental plots was also recorded as 9622, 2665, and 3117 g l 2. also, the number of rills formed in the studied plots was 4, 3, and 4, respectively, with a total length of 7.41, 7.04, and 11.8 m, and rill density is 1.24, 1.17, and 1.35 m m 2 in the studied plots. it was further found that the mean width of the rills formed in the study plots was 6.8±3.5, 3.5±2.0, and 7.2±2.7 cm, respectively, and the mean depth of the rills was 6.7±1.0, 3.0±1.0 and 3.9±2.0 cm, respectively.conclusion: the results of the present research, while emphasizing the necessity of studying different rill erosion processes, showed that the sediment transport energy in the experimental plots increased after concentrating flow, causing initial, active, and sedimentation stages. in other words, the rills formed with a dual role as a source for soil loss and a place of sedimentation. the present research results, while confirming the variability of study components of study rills in experimental plots, emphasized the necessity of taking preventive measures and curbing rill erosion in sensitive areas in the initial stages.