Skip to main content
SUPERVISOR
محمدرضا عبدی (استاد راهنما) شمس اله ایوبی (استاد راهنما) حسین خادمی موغاری (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mohammad reza Rahimi ashjerdi
محمدرضا رحیمی آشجردی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1389

TITLE

Effects of Land Use and Land Form Position on Soil Magnetic Susceptibility and the Rate of Erosion and/or Deposition Using Cs-137 Technique in Fereidounshahr County
Soil erosion and sediment deposition represent serious problem in the word, especially in hilly regions with undulating topography. Several techniques have been developed and used to measure soil erosion and deposition throughout the world. Use of nuclear techniques in erosion monitoring and especially for quantification of soil loss has offered a fast and economical tool to estimate erosion rate. Cesium-137 is an artificial radionuclide with a high gamma radiation and half-life of 30.2 years, which was released into the environment as a result of nuclear weapons tests primarily during the 1950-1970. Cesium-137 fallout reaches the earth’s surface mostly as a result of precipitation and is strongly and rapidly adsorbed by fine soil colloidal particles such as clay minerals and organic matter in the topsoil. Chemical or biological removal of Cs-137 from soil particles is limited and it is assumed that only physical processes moving soil particles such as soil erosion and tillage practice are involved in the Cs-137 traort. Magnetic techniques provide a rapid, accurate, non-destructive and are relatively easy way been used to study soil erosion and trace topsoil movement on a hill slope. In the Feridounshahr region of Isfahan province, soil erosion rate have increased dramatically over natural rates as a result of human activities. Therefore, the objective of this study to evaluate the efficacy of magnetic measurements for assessing soil redistribution by comparing with Cs-137 technique results in natural pasture and cultivated soils. Determining of soil redistribution rate was the other goal of this research. The selected study area was located at hilly region with pasture and cultivation land use of Feridounshahr, Isfahan province in west of Iran . Based upon the landform features(summit, shoulder, back and foot slope), and in 24 point from three depth ( 0-10, 10-20 , 20-30 cm), one hundred samples were collected in an area of 15×15 cm. Soil samples were air-dried and sieved using a 2 mm sieve. Soil samples (500 g) were then placed in Marinelli beakers and sealed for Cs-137 analysis by gamma-ray spectroscopy. In this study, a set of environmental magnetic parameters including magnetic susceptibility at low frequency (?lf) and magnetic susceptibility at high frequency (?lh) were measured. Magnetic susceptibility was measured at low frequency (0.46 kHz; ?lf) and high frequency (4.6 kHz) using a Bartington MS2 dual frequency sensor. The results of correlation analysis showed that among of all physico-chemical and magnetic properties, the magnetic susceptibility at low frequency (r = 0.83 **) in the pasture land and magnetic susceptibility at high frequency (r = 0.89 **) in the cultivated land, had the highest correlation with Cs-137 inventory. Throughout the multivariate regression analysis, in the pasture land, magnetic susceptibility at low frequency (r = 0.68 **) and the cultivated land, magnetic susceptibility at high frequency (r = 0.79 **) were introduced as independent variables for regression models developed in pasture and cultivated land, respectively. The results implied that the use of magnetic susceptibility solely could explain all the variability of soil redistribution in the studied hilly region. Using Cs-137 technique, average soil loss in the pasture land (46.4 t/ha.yr) significantly (p 0.05) was lower than the average soil loss in the cultivated land (80.4 t/ha.yr ). The highest soil loss in both land uses, were obtained in the shoulder position, 60.1 and 84.4 t/ha.yr, respectively, for pasture and cultivated land. Magnetic susceptibility was significantly (p 0.05) in pasture land more than cultivated land with the higher soil loss rate. Moreover, the highest rates of soil deposition was observed in foot slope position in both land uses and were 34 and 32.4 t/ ha.yr for pasture and cultivated land, respectively. Pasture land with lower soil loss showed the significantly higher magnetic susceptibility in all landform positions as compared than cultivated land. The lowest magnetic susceptibility was surveyed in the shoulder position of both land uses in the company of the highest soil loss rate. In contrast, the highest magnetic susceptibility value was found in the foot slope position with the highest soil deposition rate for both land uses. In overall, we concluded that very fine ferromagnetic mineral particles and especially magnetite and maghemaite nanoparticles, produced by pedogenesis process, and then have been traorted by soil erosion and deposition processes together with clay particles along the hill slope.
امروزه فرسایش خاک و به دنبال آن تشکیل رسوب به عنوان یک نگرانی جدی در سراسر جهان، مخصوصاً در نواحی تپه ماهوری مطرح است. پژوهشگران در سراسر دنیا از گذشته در پی این بوده اند تا با استفاده از روش های مختلف بتوانند میزان فرسایش را در اراضی مختلف محاسبه نمایند. استفاده از عناصر رادیواکتیو یک ابزار اقتصادی و سریع برای توصیف هدر رفت خاک می باشد. سزیم-137 یک عنصر رادیواکتیو مصنوعی با تشعشع گامای بالا و نیمه عمر 2/30 سال می باشد که در سال های 1950-1970 در اثر انفجارات هسته ای همراه با بارش باران وارد جو زمین شد. سزیم-137 فرونشسته روی اراضی، به شدت جذب سطحی رس و ماده آلی شده و در افق های سطحی متمرکز می شود. فرآیندهای فیزیکی از قبیل فرسایش و خاکورزی دلیل اصلی توزیع مجدد سزیم در خاک می باشند. روش های مغناطیسی، روش هایی دقیق، سریع، غیر مخرب و نسبتاً ساده می باشند که در مطالعات فرسایش خاک و ردیابی حرکت خاک سطحی بر روی شیب تپه ها مورد استفاده قرار گرفته اند. شهرستان فریدونشهر از زیر حوضه های اصلی دو سد کارون و زاینده رود می باشد. در اثر فعالیت های نادرست بشری در این منطقه، شدت فرسایش خاک فراتر از حد طبیعی است، بنابراین برای انجام عملیات حفاظت خاک و آب مورد نیاز بدست آوردن اطلاعات معتبر در مورد فرسایش امری ضروری می باشد. این تحقیق با هدف مقایسه شدت توزیع مجدد فرسایش خاک و همچنین ارزیابی همبستگی بین مقدار سزیم-137 و پذیرفتاری مغناطیسی نمونه های خاک جمع آوری شده از دو شیب تپه با کاربری مرتع و تحت کشت در شهرستان فریدونشهر واقع در غرب استان اصفهان، انجام گرفت. در هر کاربری از چهار موقعیت قله، شانه، پشت و پای شیب و در هر موقعیت از سه نقطه و در هر نقطه از سه عمق 0-10، 10-20 و 20-30 سانتی متری نمونه برداری با سطح مقطع 15 در 15 سانتی متر انجام شد. دستگاه اسپکترومتری اشعه گاما برای آنالیز سزیم-137 مورد استفاده قرار گرفت. پارامترهای مغناطیسی نمونه های خاک به وسیله دستگاه Bartington در دو فرکانس 46/0 و6/4 کیلوهرتز اندازه گیری شدند. نتایج بدست آمده نشان داد که در میان ویژگی های فیزیکو شیمیایی و مغناطیسی خاک، پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین(r =0/83**) در کاربری مرتع و پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس بالا(r =0/89**) در کاربری کشاورزی بیشترین همبستگی را با سزیم-137 نشان دادند. در آنالیز رگرسیون چند متغیره در کاربری مرتع، پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین (r =0/68**) و در کاربری کشاورزی پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس بالا(r =0/79**) وارد مدل رگرسیونی شدند. این نتایج مؤید این مطلب است که استفاده مستقیم از پذیرفتاری مغناطیسی می تواند به تنهایی برای تخمین مستقیم فرسایش و رسوب خاک مورد استفاده قرار گیرد. با استفاده از روش سزیم-137 میانگین هدر رفت خاک در کاربری مرتع(4/46 تن بر هکتار در سال) به طور معنی داری(سطح 5 درصد) کمتر از میانگین هدر رفت خاک در کاربری کشاورزی(4/80 تن بر هکتار در سال) بدست آمد. در هر دو کاربری حداکثر میانگین هدر رفت خاک در شانه شیب بدست آمد که به ترتیب در کاربری مرتع وکشاورزی برابر با 1/60 و 8/84 تن بر هکتار در سال بدست آمد. حداکثر تجمع خاک نیز در هر دو کاربری در پای شیب بدست آمد که به تر تیب در کاربری مرتع و کشاورزی برابر با 34 و 4/32 تن بر هکتار در سال بودند. پذیرفتاری مغناطیسی بطور معنی داری(سطح 5 درصد) در کاربری مرتع که هدر رفت خاک کمتری نسبت به کاربری تحت کشت نشان داد، بیشتر بدست آمد. همچنین کمترین مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در هر دو کاربری در شانه شیب بدست آمد که دارای بیشترین مقدار هدر رفت خاک نیز بود. بیشترین مقدار پذیرفتاری مغناطیسی در هر دو کاربری در پای شیب بدست آمد که دارای بیشترین مقدار انباشت خاک نیز بود. بنابراین می توان نتیجه گرفت که در طول شیب تپه های مورد مطالعه، ذرات ریز مغناطیسی در اثر فرآیندهای فرسایش و رسوب، به همراه ذرات ریز خاک(رس)، جابجا شده اند. کلمات کلیدی: توزیع مجدد خاک، سزیم-137، پارامترهای مغناطیسی، پذیرفتاری مغناطیسی، نانوذرات مگنتیت و مگهمیت.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی