تحلیل تغییرات فرسایش خاک و تولید رسوب در یک قرن اخیر در حوزه آبخیز معرف-زوجی خامسان

مقدمه:برآورد فرسایش و رسوب با استفاده از عناصر پرتوزا، یکی از روش‌هایی است که برای ارائه نقشه فرسایش/رسوب‌گذاری و محاسبه اجزای بودجه رسوب در مقیاس‌های زمانی رگبار تا سالانه و حتی متوسط سالانه بلند مدت استفاده می‌شود. مقیاسه نتایج حاصل از میانگین سالانه بلند مدت فرسایش/رسوب‌گذاری با مقادیر رسوب مشاهداتی دهه‌های اخیر می‌تواند برای بررسی روند تغییرات فرسایش و تولید رسوب مورد استفاده قرار گیرد. پژوهش حاضر با هدف مقایسه شدت متوسط فرسایش خاک در دوره‌های زمانی 120-100 و 60 سال اخیر، به‌ترتیب با استفاده از هسته‌های پرتوزای سرب-210 و سزیم-137 از طریق اندازه‌گیری و تحلیل روند تغییرات شدت متوسط فرسایش خاک و تولید رسوب در یک قرن اخیر در زیرحوزه آبخیز شاهد حوضه معرف-زوجی خامسان انجام شد. مواد و روش‌‌ها:نمونه‌برداری از خاک در زیرحوزه آبخیز شاهد با روش نظام‌مند-تصادفی در تعداد 75 نقطه با پراکنش مناسب در کاربری‌های مختلف انجام شد. برای محاسبه شدت فرسایش/رسوب‌گذاری در هر نقطه، مدل پخش و انتقال برای اراضی غیرکشاورزی و مدل موازنه جرمی نوع ii برای اراضی زراعی با استفاده از میزان موجودی سرب-210 و سزیم-137 در خاک بر حسب بکرل بر مترمربع و دیگر عامل‌های مورد نیاز اجرا شد. نقشه محدوده‌های فرسایش/پایدار/رسوب‌گذاری از طریق مقایسه موجودی سرب-210 و سزیم-137 با مناطق مرجع تهیه شد. در نهایت، نقشه توزیعی متوسط شدت فرسایش/رسوب‌گذاری با استفاده از رهیافت واحد کاری تهیه شده و اجزای بودجه رسوب به‌ترتیب برای متوسط 120-100 سال اخیر با استفاده از سرب-210 و متوسط 60 سال اخیر با استفاده از سزیم-137 محاسبه شد.نتایج و بحث:مقایسه نتایج بودجه‌‌بندی رسوب در زیرحوزه آبخیز موردمطالعه حاصل از دو روش سرب-210 و سزیم-137 نشان داد که در دوره زمانی 120-100 سال و 60 سال اخیر متوسط فرسایش خاک کل به‌ترتیب 292.87 و 526.87 تن در سال، متوسط رسوب‌گذاری کل به‌ترتیب 7.07 و 20.26 تن در سال و متوسط فرسایش خاک خالص (رسوب‌دهی) به‌ترتیب 285.79 و 506.61 تن در سال بوده است. در دو دوره زمانی 120-100 و 60 سال اخیر متوسط شدت فرسایش به‌ترتیب 2.92 و 5.25 تن بر هکتار در سال و تولید رسوب به‌ترتیب 2.85 و 5.05 تن بر هکتار در سال برآورد شد. همچنین، نسبت تحویل رسوب زیرحوزه آبخیز مورد بررسی در دوره‌های زمانی 120-100 و 60 سال اخیر به‌ترتیب 0.98 و 0.96 بود. به‌عبارت دیگر، در دوره زمانی 120-100 سال به‌طور متوسط تنها دو درصد از خاک فرسایش‌یافته مجدداً در سطح زیرحوزه آبخیز توزیع شده است و در دوره زمانی 60 سال اخیر این مقدار به چهار درصد رسیده است.نتیجه‌‌گیریبا توجه به نتایج به‌دست آمده و تحلیل تغییرات فرسایش خاک و تولید رسوب زیرحوزه آبخیز شاهد در حوزه آبخیز معرف خامسان با روش هسته‌های پرتوزا می‌توان بیان کرد که به‌طورکلی از 120-100 سال گذشته تا به امروز شدت فرسایش در سطح آبخیز افزایش یافته است. نتایج نشان داد که متوسط فرسایش کل، متوسط رسوب‌گذاری کل و متوسط فرسایش خالص در دوره زمانی120-100 سال اخیر نسبت به دوره زمانی 60 سال اخیر به‌ترتیب حدود دو برابر، سه برابر و دو برابر افزایش پیدا کرده است. با بازدیدهای میدانی از زیرحوزه آبخیز موردمطالعه مشخص شد که افزایش فرسایش و تولید رسوب در 60 سال اخیر عمدتاً به‌دلیل تمرکز بیشتر عملیات خاک‌ورزی در کاربری کشاورزی دیم به‌ویژه در اراضی شیب‌دار و شخم در جهت شیب رخ داده است. نتایج پژوهش حاضر می‌تواند علاوه بر درک روند تغییرات فرسایش و تولید رسوب در یک قرن اخیر، برای پیش‌بینی وضعیت فرسایش خاک آینده در حوزه‌های آبخیز نیز مورد استفاده قرار گیرد.

analysis of changes in soil erosion and sediment yield in the last century in khamsan representative-paired watershed

introductionestimation of erosion and sedimentation using radionuclides is a one of the methods used to provide erosion/sedimentation maps and calculate sediment budget components at time scales ranging from storm to annual and even long-term annual averages. comparing the results of long-term average annual erosion/sedimentation with observed sediment values over recent decades can be used to investigate trends in erosion and sediment yield. this study compares the average intensity of soil erosion over two periods: 100–120 years and the last 60 years, using the isotopes and , respectively. by analyzing changes in erosion and sediment production trends over the past century, this research was conducted in the reference sub-watershed of the khamsan representative-paired watershed. materials and methodssoil sampling was performed at 57 systematically random points across various land uses within the reference sub-watershed. erosion and deposition intensities were estimated using the diffusion and transfer model for non-agricultural lands and mass balance model ii for agricultural lands. these calculations were based on the soil inventories of and (bq m⁻²) along with other relevant parameters. erosion, stable, and deposition area maps were generated by comparing isotope inventories with reference areas. the spatial distribution of erosion and deposition intensities was then mapped using the working unit approach, and sediment budget components were quantified for the 100–120-year and 60-year periods. results and discussionthe sediment budget analysis indicated that total soil erosion increased from 292.87 to 526.87 tons year⁻¹, total deposition rose from 7.07 to 20.26 tons year⁻¹, and net soil erosion (sediment yield) grew from 285.79 to 506.61 tons year⁻¹ over the two periods. the estimated average erosion intensity increased from 2.92 to 5.25 tons ha⁻¹ year⁻¹, while sediment production rose from 2.85 to 5.05 tons ha⁻¹ year⁻¹. additionally, the sediment delivery ratio (sdr) was 0.98 for the 100–120-year period and 0.96 for the last 60 years, indicating that the proportion of eroded soil retained within the watershed increased from 2% to 4% in recent decades. conclusionsthe findings demonstrate a significant increase in soil erosion intensity over the past 60 years compared to the 100–120-year period. the average total erosion, total deposition, and net erosion have approximately doubled, tripled, and doubled, respectively. field observations suggest that this rise in erosion and sediment production is primarily due to intensified tillage operations in rain-fed agricultural lands, particularly on steep slopes, and the prevalence of contour-plowing practices. in addition to understanding the trend of erosion and sediment yield changes in the last century, the results of this study can also be used to predict future soil erosion condition in the watersheds.