نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• آرین مطبوع ¹
• واحدبردی شیخ ²
• علی محمدیان بهبهانی ³
• آرش زارع گاریزی ⁴

¹ دانشجوی کارشناسی ارشد علوم و مهندسی آبخیزداری، گروه آموزشی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

² استاد، گروه آموزشی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

³ استادیار، گروه آموزشی مدیریت مناطق بیابانی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

⁴ استادیار، گروه آموزشی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

مقدمه
تپه‌ماهورهای پیرامون تالاب‌های بین‌المللی آلماگل و آجی‌گل در استان گلستان، در معرض فرسایش شدید قرار دارد و سالانه حجم زیادی از رسوبات این دامنه‌ها به داخل این تالاب‌ها‌ وارد می‌شود. در حالی که سطح وسیعی از تپه‌ماهورهای مشرف به این تالاب‌ها پوشیده از پوسته‌های زیستی بوده است که به علت عدم آگاهی کافی از ارزش، حساسیت و کارکرد اکولوژیکی آن‌ها، مورد غفلت و تخریب قرار گرفته‌اند. بهبود خصوصیات خاک، جلوگیری از برخورد مستقیم قطرات باران با سطح خاک، همگی حاکی از نقش مهم پوسته‌های زیستی در فرایندهای هیدرولوژیکی و کنترل هدررفت خاک هستند.
مواد و روش‌ها
در پژوهش حاضر، با استفاده از سامانه شبیه‌ساز باران نقش پوسته‌های زیستی در فرایندهای هیدرولوژیکی تپه‌ماهورهای مشرف به تالاب‌ آجی‌گل، بررسی شد. پس از پیمایش میدانی و ارزیابی منطقه، تیمار‌های مختلف شامل پوسته زیستی با پوشش غالب گلسنگ، پوسته زیستی با پوشش غالب خزه، عرصه دارای پوشش گیاهان آوندی (درمنه)، عرصه فاقد پوشش و عرصه‌هایی پوشیده از ترکیب خزه-گلسنگ برای اجرای شبیه سازی باران و مقایسه اثر آن‌‌ها بر فرایندهای هیدرولوژیکی منطقه انتخاب شد. شبیه‌سازی باران در کرت‌هایی به ابعاد یک در دو متر به 30 دقیقه و شدت 82 میلی‌‌متر در ساعت انجام شد. زمان آغاز رواناب و حجم رواناب تولیدی در خروجی پلات اندازه گیری و ثبت شد. همچنین، در فواصل زمانی پنج دقیقه‌ای از آغاز فرایند شبیه‌سازی برای برآورد غلظت و جرم رسوب، نمونه‌‌های رواناب به حجم 500 میلی‌لیتر جمع‌آوری و برای انجام آزمایش‌ها به آزمایشگاه انتقال داده شد. به‌‌علاوه، عمق جبهه رطوبتی ناشی از نفوذ باران در ابتدا، وسط و انتهای پلات‌ها اندازه گیری شد.
نتایج و بحث
نتایج شبیه‌سازی بارش-رواناب (پنج تیمار مختلف از پوشش‌های غالب منطقه در کرت‌های آزمایشی دو متر مربعی و سه تکرار برای هر تیمار)، با شدت بارش 82 میلی‌متر در ساعت و تداوم 30 دقیقه‌ای نشان داد که متوسط میزان جرم رسوبات خروجی از کرت‌های با پوشش غالب خزه (104 گرم)، گلسنگ (91 گرم)، ترکیب گلسنگ-خزه (176 گرم) و بوته (99 گرم) به‌طور چشمگیری نسبت به خاک لخت (1133 گرم) کمتر است. بنابراین، در صورت تخریب پوسته‌های زیستی موجود و تشکیل مناطق فاقد پوشش، میزات رسوبدهی نسبت به تیمارهای گلسنگ، خزه و درمنه در حدود 10 برابر و نسبت به کرت‌های با پوشش ترکیب گلسنگ-خزه در حدود پنج برابر افزایش پیدا خواهد کرد. کاهش معنی‌دار میزان نفوذ آب در خاک در اثر حضور پوسته‌های زیستی (P < 0.05)، باعث افزایش معنی‌دار30 تا 40 درصد تولید رواناب نسبت به تیمار پوشیده از بوته و افزایش معنی‌دار هشت تا 18 درصد نسبت به تیمار خاک لخت می‌شود (P < 0.01).
نتیجه‌گیری
پوسته‌های زیستی با کاهش هدررفت خاک و غلظت رسوبات، باعث تولید و انتقال رواناب سطحی باکیفیت به تالاب‌ها و در نتیجه، حفظ کارکرد اکولوژیک و سلامت بوم‌سازگان تالاب‌های منطقه می‌شود. نتایج این پژوهش، تاثیرگذاری مثبت پوسته‌های زیستی در عملکرد هیدرولوژیکی و اکولوژیکی عرصه‌های بیابانی شمال دشت گرگان و حفاظت تالاب‌های منطقه که در کنوانسیون رامسر ثبت شده‌اند را نشان می‌دهد.

کلیدواژه‌ها

• تالاب آجی‌گل
• رواناب
• شبیه‌ساز باران
• فرسایش
• نفوذ

عنوان مقاله [English]

Effects of biocrusts on the hydrological components and sediment production at experimental plot scale in arid environments

نویسندگان [English]

• Ariyan Matboo ¹
• Vahedberdi Sheikh ²
• Ali Mohammadian Behbahani ³
• Arash Zare Garizi ⁴

¹ MSc Student of Watershed Science and Engineering, Department of Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran

² Professor, Department of Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran

³ Assistant Professor, Department of Arid Zone Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran

⁴ Assistant Professor, Department of Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran

چکیده [English]

Introduction
The hills surrounding the international wetlands of Almagol and Ajigol in the Golestan Province are exposed to severe erosion and every year a large amount of sediments from these hillslopes discharge into these wetlands. Whilst a large extent of these surrounding hills, covered with Biological Soil Crusts (BSC), has been destroyed due to lack of awareness of their values, sensitivity and ecological functions. Improving soil properties, preventing direct contact of raindrops with the soil surface, all indicate the important role of BSC in hydrological processes and soil loss control.
Materials and methods
In this study, the role of BSC in the hydrological processes of dry areas was investigated using a rain simulator. After a field survey and evaluation of the area, different treatments including biological crust with a dominant lichen cover, biological crust with a dominant moss cover, an area covered with vascular plants, an area without cover and areas covered with a combination of moss and lichen were selected to perform rain simulation and compare their effects on the hydrological processes of the selected region. Rain simulation was done in 2×1 meter plots for 30 minutes and intensity of 82 mm per hour. The start time of runoff and the volume of produced runoff at the outlet of the plot were measured and recorded. Also, at five-minute intervals from the beginning of the simulation process, 500 ml runoff samples were collected and transferred to the laboratory for testing in order to estimate the sediment concentration and mass. In addition, the depth of the wetting front caused by the infiltration of rain was measured at the beginning, middle and end sections of the plots.
Results and discussion
The results of rainfall-runoff simulations at a 2×1 m² plot scale with a rainfall intensity of 82 mm.h^-1 and a duration of 30 minutes plots, showed that the average mass of sediments from plots with the dominant cover of moss (104 g), lichen (91 g), lichen-moss combination (176 g) and bush (99 g) was significantly higher than bare soil (1133 grams). Therefore, in case of destruction of the existing BSC and the formation of bare lands, the sedimentation rate will increase by more than 5 times. A significant decrease in water infiltration into BSC causes a significant increase of 30-40% in runoff generation compared to the treatment covered with bushes and a significant increase of 8-18% compared to the bare soil treatment.
Conclusions
by reducing soil loss and sediment concentration, BSC cause the production and transfer of high-quality runoff to the wetlands and as a result maintain the ecological function and health of the region’s wetlands. The results of this research show the positive influence of BSC on the hydrological and ecological performance of arid areas in the north of Gorgan Plain and protection of Ramsar-listed wetlands in the region.

کلیدواژه‌ها [English]

• Aji-gol Wetland
• Runoff
• Rainfall simulation
• Soil loss
• Infiltration