Skip to main content
SUPERVISOR
شمس اله ایوبی (استاد راهنما) محمدرضا مصدقی (استاد مشاور) محمدرضا عبدی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Shirin Rabiei
شیرین ربیعی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Impact of Fire-Event Time on Soil Erosion in Fereydan Distirict Using Cs-137 Technique in Hilly Rangelands
Pasture ecosystems are currently threatened by various land cover degrading agents such as firing. Researchers throughout the world have attempted to estimate soil erosion rate by different models and approaches. One of the well-known techniques for estimation soil erosion is the use of 137 Cs tracer (with 30.2 year half-time and significant detectable gamma ray) which has been released to troposphere and consequently to soil surface by nuclear tests during 1950-1970. Physical processes along the hill slope such as soil erosion and tillage practices are the most important factors for redistribution of 137 CS. Also, magnetic measures have been identified as the accurate, fast and simple techniques for estimation of soil redistribution in hilly regions. The pastures located in Ferydunshahr district in Isfahan province, central Iran, are intensively fired by improper human activities and subsequently are threatened by severe soil loss. Therefore, the knowledge about the intensity of soil loss is crucial for implementation of conservational practices in the studied area. This study was conducted to evaluate the effects of fire event time on some soil physical, chemical,and magnetic properties and soil erosion rate using 137 Cs technique in a part of pastures in Ferydunshahr district. For this, three pastures which fired partially by human activities in 2001, 2008, and 2011 were selected. In each selected site, two parts of burned and un-burned pastures located on the back slope position, (totally six points) were selected and soil samples were collected from 0-2.5, 2.5-5, 5-10, 10-20 and 20-40 cm. The 137 CS inventory and magnetic susceptibility (at 0.46 and 4.6 kHz) were measured by gamma spectroscopy device and Bartington magnetometer, respectively. Also, some soil chemical and physical properties including organic matter, CaCO 3 , total nitrogen, available potassium, available phosphorus, silt, sand and clay contents and bulk density were measured in all collected samples. The results of this study were interpreted according to fire event time effects on soil physical, chemical and magnetic susceptibility and soil erosion rate using 137 Cs technique. The effect of firing time was evaluated by analysis of variance using factorial statistical design. The results showed that among the soil physical, chemical and magnetic properties, clay content had the highest correlation ( r =0.87) with 137 Cs inventory in all samples. Also similar trend was observed between clay contant and 137 Cs ( r =0.94) in unburned sites. Erosion rates were estimated using 137 Cs technique in burned sites by rational and mass balance models,to be 30.87 and 38.91 t ha -1 yr -1 , respectively. Moreover, erosion rates were calculated 18.67 and 23.02 t ha -1 yr -1 for unburned sites using rational and mass balance models, respectively. Statistical analysis showed that there was significant differences ( p 0.05) for soil erosion rate between burned and unburned sites and burned sites showed higher soil erosion compared to unburned sites, Comparison of three selected years from the firing showed that based on the rationale model, soil erosion rates were 17.84, 19.77 and 34.20 t ha -1 yr -1 in 2001, 2008 and 2011, respectively. It is concluded that soil erosion rate has been declined with time after fire events, due to rehabilitation of natural vegetations. In general, soil erosion was higher in burned pastures compared to unburned pastures. Furthermore, existence of high significant relationship between 137 Cs inventory and magnetic susceptibility confirmed the use of magnetic measures as an rapid, inexpensive and simple way to estimate soil redistribution in hilly burned pastures as an alternative for expensive, time and costs consuming 137 Cs technique in the study area. Keywords : Soil redistribution, soil erosion, firing, 137 Cs, magnetic susceptibility
عوامل مختلفی در تخریب پوشش گیاهی اکوسیستم های مرتعی نقش دارند که یکی از مهم ترین آن ها آتش سوزی می باشد. پژوهشگران از گذشته در پی این بودند که با استفاده از روش های مختلف بتوانند میزان فرسایش را در اراضی مختلف محاسبه نمایند. استفاده از عناصر رادیو اکتیو مصنوعی با تشعشع گامای بالا و نیم عمر 2/30 سال می باشد که در سال های 1950-1970 در اثر انفجار های هسته ای همراه با بارش باران وارد جو زمین شد. فرآیندهای فیزیکی از قبیل فرسایش و خاکورزی از دلایل اصلی توزیع مجدد سزیم در خاک می باشند. روش های مغناطیسی نیز روش هایی دقیق، غیرمخرب، سریع و نسبتاً ساده بوده که در پژوهش های فرسایش خاک مورد استفاده قرار می گیرد. شهرستان فریدونشهر در استان اصفهان از مناطقی است که هر ساله سطح وسیعی از مراتع آن دچار آتش سوزی می شود و طبیعتاً در اثر فعالیت های نادرست بشری در این منطقه، شدت فرسایش خاک فراتر از حد طبیعی است، بنابراین جهت انجام عملیات حفاظت خاک و آب، بدست آوردن اطلاعات معتبر در مورد فرسایش ضروری می باشد. این پژوهش با هدف بررسی اثر زمان وقوع آتش سوزی بر فرسایش پذیری خاک ها در بخشی از مراتع، در شهرستان فریدونشهر با استفاده از تکنیک سزیم-137 انجام گرفت. در این مطالعه سه مرتع که در سال های1380، 1387 و1390 بخشی از آن ها به دلایل انسانی دچار آتش سوزی شده و بخشی از آن ها سوخته نشده اند، انتخاب شد. در هر مرتع در دو سایت سوخته و نسوخته مجموعاً در شش نقطه در اعماق 5/2-0، 5-5/2، 10-5، 20-10 و 40-20 سانتی متر و نمونه برداری صورت گرفت. دستگاه اسپکترومتری اشعه گاما برای آنالیز سزیم-137 مورد استفاده قرار گرفت. پارامترهای مغناطیسی نمونه های خاک نیز بوسیله دستگاه Bartington در دو فرکانس 46/0 و 6/4 کیلوهرتز اندازه گیری شدند. هم چنین در تمامی نمونه های خاک ویژگی های فیزیکی و شیمیایی مانند درصد ماده آلی، آهک، نیتروژن کل، پتاسیم و فسفر قابل استفاده و درصد رس، سیلت، شن و چگالی ظاهری خاک نیز اندازه گیری شد. نتایج این پژوهش با بررسی اثرات کوتاه مدت و بلند مدت آتش سوزی بر ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و مغناطیسی خاک، و فرسایش پذیری خاک به کمک تکنیک سزیم-137 شرح داده شده است. هم چنین مقایسه بین سایت های سوخته و نسوخته در هر مرتع انجام گرفته و نتایج حاصل از آن بررسی شدند. با تجزیه واریانس داده ها و مقایسه میانگین ها بر اساس طرح فاکتوریل(سال آتش سوزی و رخداد)، در قالب طرح کاملا تصادفی، اثر متقابل این دو پارامتر بر فرسایش خاک، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بدست آمده نشان داد که از میان ویژگی های فیزیکوشیمیایی و مغناطیسی خاک، سزیم-137 در سایت های سوخته با درصد رس (87/0=r) بیشترین همبستگی را دارد و در سایت های نسوخته نیز بیشترین همبستگی سزیم-137 با درصد رس (94/0=r) بدست آمده است. با استفاده از روش سزیم-137 میانگین هدررفت خاک در سایت های سوخته با مدل نسبی و بیلان وزنی ساده شده به ترتیب برابر 87/30 و 91/38 تن در هکتار در سال و در سایت های نسوخته به ترتیب برابر 67/18 و 02/23 تن در هکتار در سال بوده است. در نتیجه بین سایت های سوخته و نسوخته در سه سال مورد مطالعه (در سطح 5 درصد)اختلاف معنی دار وجود داشته بطوری که فرسایش خاک در سایت های سوخته بیشتر بوده است. هم چنین میانگین هدرروی خاک در سه سال مختلف، نشان دهنده اختلاف معنی دار (در سطح 5 درصد) میان سال های 1380 و1387با سال 1390 بوده است. میزان فرسایش خاک با مدل نسبی برای سال 1380 برابر 84/17، سال 1387 برابر 77/19 و سال 1390 برابر 20/34 تن در هکتار در سال بوده است. بنابراین می توان نتیجه گرفت هرچه مدت زمان بیشتری از وقوع آتش سوزی می گذرد فرسایش پذیری خاک کمتر شده است. بخش های سوخته مراتع به طور کلی دارای نرخ فرسایش بیشتری بوده و میزان هدرروی سزیم در آن ها بیشتر است. با گذشت زمان بیشتر از آتش سوزی با احیای پوشش گیاهی شرایط خاک بهبود یافته و از فرسایش خاک کاسته می شود. هم چنین نتایج کلی این پژوهش نشان داد که همبستگی قوی و معنی داری بین محتوای سزیم-137 و مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در خاک وجود دارد، بنابراین می توان از تکنیک پذیرفتاری مغناطیسی به عنوان روشی سریع و ارزان قیمت به جای تکنیک پر هزینه و وقت گیر سزیم-137 در بررسی توزیع مجدد خاک طی فرآیند آتش سوزی و فرسایش خاک استفاده کرد. واژه های کلیدی: توزیع مجدد خاک، فرسایش خاک، آتش سوزی، سزیم-137، پذیرفتاری مغناطیسی خاک

ارتقاء امنیت وب با وف بومی