SUPERVISOR
محمدرضا عبدی (استاد مشاور) حسین خادمی موغاری (استاد مشاور) شمس اله ایوبی (استاد راهنما)
STUDENT
Fateme Ghaysari
فاطمه قیصری
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Using the 137Cs Technique to Estimate Wind Erosion Rate in the East of Isfahan
Wind erosion is one of the most basic processes of land degradation and one of the most seriously environmental concents in the arid and semi-arid regions. The ratio of surface area affected by wind erosion in Iran is more than 6 times the global average. Thus, it is crucial to control wind erosion in the arid regions of Iran as the most serious environmental problem.In this study, 137 Cs technique has been used to estimate the rates of soil wind erosion. 137 C 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. 137 Cs 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 137 Cs from soil particles is limited and it is assumed that only physical processes moving soil particle such as soil erosion and tillage particle are involved in the 137 Cs traort. I the Segzi region in the East of Isfahan, soil erosion rate have increased as a result ofimproper gypsum and clay mining operations. Therefore, the objective of this study to estimate wind erosion rates with 137 Cs technique, and also explore the correlation between physicochemical and magnetic susceptibility properties with 137 Cs as an indicator of wind erosion, along northeast - southwest transect across the Segzi district, east of Isfahan.In this study, Sixteen sites were selected along a northeast- southwest transect with 42 km length and eighty soil sample were analyzed in for five depths (0-5, 5-10, 10-20, 20-30, 30-50 cm). Additional 20 soil samples were collected from the reference site for soil loss and deposition calculations. Soil samples were air-dried in the laboratory, and thoroughly sieved using a 2-mm sieve. Sample weighing 500 g was then placed in Marinelli beakers and Sealed for 137 Cs analysis by gamma-ray spectroscopy. Magnetic susceptibility at low frequency and magnetic susceptibility at high frequency were measured. Magnetic susceptibility was measured at low frequency (0.46 kHz) and high frequency (4.6 kHz) using a Bartington MS2 dual frequency sensor. The results of correlation analysis showed that among of all physic-chemical and magnetic properties, there were significant positive correlations between soil clay content (r = 0.63**), silt content soil )r = 0.5*), soil organic matter (r = 0.63**), total N)r = 0.83**), the magnetic susceptibility at high frequency (r = 0.55*), magnetic susceptibility at low frequency (r = 0.6*) and magnetic susceptibility at dependent frequency (r = 0.5*) with 137 Csinventory. There weresignificant negative correlations between Sand content)r = – 0.55*),pH )r = - 0.7**) and 137 Cs inventory. The results of 137 Cs calculations showed that the often studied sites mainly in the northern part of transect showed erosion rates ranging from 12.90-46.86 t ha -1 yr - . The major affecting soil erosion process in north of the studied transect is associated dominantly with occurrence of improper gypsum mining operations and human activities. In the southern part of transect deposition rates of 7.21-7.64 t ha -1 yr - was observe d, presumably influenc ed by increasing plant cover. The results of the present study derived from 137 Cs for the first time in Iran for wind erosion assessments , had significant implicatio ns for further researches in arid region of Iran.
فرسایش بادی یکی از اصلی ترین فرآیندهای تخریب اراضی و یکی از جدی ترین مشکلات محیط زیست در مناطق خشک و نیمه خشک است. نسبت سطوح مناطق تحت تأثیر فرسایش بادی در ایران بیش از 6 برابر متوسط جهانی است. بنابراین کنترل فرسایش بادی در مناطق خشک ایران که مشکلات محیط زیست جدی دارند سخت است. در این تحقیق روش سزیم-137 برای محاسبه نرخ فرسایش بادی استفاده شد. سزیم-137 یک عنصر رادیواکتیو مصنوعی باتشعشع گاما و نیمه عمر 2/30 سال می باشد که در سال های 1950-1970 در اثر انفجارهای هسته ای همراه با بارش باران وارد زمین شد. سزیم فرونشسته روی زمین، به شدت جذب سطحی رس و ماده آلی شده و در افق های سطحی متمرکز می شود. تحرک آن در خاک به صورت شیمیایی و بیولوژیکی بسیار کند است و فقط به صورت فیزیکی از قبیل فرسایش و خاکورزی حرکت می کند. در منطقه سگزی واقع در شرق اصفهان، به علت بهره برداری نامناسب از معادن رس و گچ شدت فرسایش بادی افزایش یافته است. بنابراین هدف این تحقیق برآورد نرخ فرسایش بادی و همچنین ارزیابی همبستگی بین خصوصیات فیزیکوشیمیایی و پذیرفتاری مغناطیسی با سزیم-137 به عنوان شاخصی از فرسایش بادی در طول ترانسکت شمال شرقی- جنوب غربی عبوری از سگزی واقع در منطقه شرق اصفهان انجام شد. در این بررسی، در طول ترانسکت شمال شرقی- جنوب غربی به طول 42 کیلومتر 16 نقطه انتخاب شد و 80 نمونه از 5 عمق 0-5، 10-5 ، 20-10، 30-20 و50-30 آنالیز شد. علاوه بر این 20 نمونه خاک از نقاط رفرنس برای محاسبه هدررفت خاک و رسوب برداشته شد .نمونه های خاک در آزمایشگاه هوا خشک و از الک 2 میلی متری رد شد. نمونه های 500 گرمی در ظرف مارینلی برای آنالیز سزیم-137 با استفاده از دستگاه اسپکترومتری اشعه گاما مورد استفاده قرار گرفت. پارامترهای مغناطیسی نمونه های خاک به وسیله دستگاه Bartington در فرکانس های 46/0 و 6/4 کیلوهرتز اندازه گیری شدند. نتایج به دست آمده نشان داد که در میان ویژگی های فیزیکوشیمیایی و مغناطیسی خاک، که با سزیم-137 همبستگی معنی دار و مثبت نشان دادند، ماده آلی ( ** 63/0r=)، هدایت الکتریکی خاک ( * 62/0r=)، درصد سیلت ( * 5/0r=)، درصد رس ( ** 63/0r=)، پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس پایین ( * 59/0r=)، پذیرفتاری مغناطیسی در فرکانس بالا ( * 55/0r=) و پذیرفتاری مغناطیسی وابسته به فرکانس ( * 5/0r=) بودند. همچنین خصوصیاتی که با سزیم همبستگی معنی دار و منفی نشان دادند درصد آهک ( * 53/0r=-)، درصد شن ( * 55/0= - r) و اسیدیته خاک ( ** 7/0r=-)بودند. نتایج محاسبات سزیم-137 اغلب مناطق مورد مطالعه در بخش شمالی ترانسکت نرخ فرسایش بادی را از دامنه 90/12 تا 86/46 تن در هکتار در سال نشان داد. تأثیر عمده فرآیند فرسایش خاک در بخش شمالی ترانسکت مورد مطالعه به دلیل بهره برداری بیش از حد معادن گچ و فعالیت های انسانی بود. در بخش جنوبی ترانسکت مورد مطالعه دامنه نرخ رسوب از 21/7 تا 64/7 مشاهده شد که احتمالاً تحت تأثیر افزایش پوشش گیاهی بود. این نتایج برگرفته از سزیم-137 برای اولین بار نتایج قابل توجهی برای تحقیقات آینده در مورد فرسایش بادی در مناطق خشک ایران به دست آورد. کلمات کلیدی: فرسایش بادی، رسوب، سزیم- 137 و پذیرفتاری مغناطیسی.