تأثیر نوع کاربری اراضی و شیب بر توزیع اندازه منافذ خاک به کمک تکنیک میکرومرفولوژی در منطقه یاسوج

STUDENT

DEGREE

YEAR

Soil degradation induced by land use changes is an environmental concern that causes significant effects on soil quality indicators. This study was conducted to investigate the effects of land use change and slope gradient on pore attributes characteristics using micromorphology technique and image analysis in Yasuj district. Undisturbed samples were also collected using Kubiena sampler for micromorphological studies. Soil samples were analyzed for chemical and physical characterization Undisturbed soils were impregnated by polyester resin and prepared for micromorphological studies. Thin sections were described according to standard methods by a polarized microscope and four digital images for each section were taken and imported to Image Tools 3.00 software for image processing. Based upon the image processing, various pores characteristics including relative abundance of micropores, mesopores and macropores, pore perimeter, circularity and total porosity as well as shape of pores were measured and calculated for all samples. The data were analyzed based on factorial a completey arrangement of treatment in random design. The results on soil physical and chemical properties showed that land use change had significant effects on bulk density, organic matter, calcium equivalent carbonate and cation exchange capacity. Mechanical pressures induced by tillage practices in down slopes of cultivated lands had the highest influence on soil aggregate destruction and break down of macroaggregates in to micoaggregates and consequently alteration of macropores to micropores. The most common types of pores in natural forest were channel and elongated pores. However, angular blocky microstructure, vughs and planar voids in cultivated soils were generated by destruction of aggregates after soil cultivation and machinery practices. Correlation analysis between soil properties and pore characteristics showed that among the soil properties, organic matter, bulk density and cation exchange capacity significantly affected pore characteristics such as pore size distribution, diameter and perimeter.

تخریب خاک که به دنبال تغییر کاربری زمین و پوشش گیاهی آن رخ می‌دهد، مشکل زیست محیطی گسترده‌ای است که می‌تواند سبب تغییر ساختمان و به تبع آن منافذ خاک شود. از این رو این پژوهش به منظور بررسی آثار تغییر کاربری اراضی و توپوگرافی بر توزیع اندازه منافذ خاک در مقیاس میکروسکوپی با استفاده از تکنیک میکرومرفولوژی در زیر حوضه بشار، حوضه آبخیز کارون شمالی انجام گرفته است. این منطقه در گذشته تحت اشکوب جنگل‌های بلوط غرب بوده است، ولی به علت تهدیدهای انسانی تخریب شده و بخش عمده آن به صورت اراضی کشت دیم مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد. در این مطالعه از 45 نقطه روی شیب‌های10-0 درصد ( 1 S)، 20-10 درصد ( 2 S) و 30-20 ( 3 S) درصد در سه کاربری جنگل طبیعی، جنگل تخریب‌شده و اراضی کشت دیم نمونه برداری از عمق 10-0 سانتی متری خاک انجام شد. همچنین نمونه‌های خاکدست‌نخورده برای تلقیح با رزین با قوطی مکعبی برداشت شد. نمونه‌های خاک برای انجام تجزیه‌های فیزیکی و شیمیایی و آزمایش‌های میکرومرفولوژی به آزمایشگاه منتقل شدند. پس از آماده‌شدن مقاطع نازک با رزین پلی استر و توصیف میکرومرفولوژی آن‌ها به کمک میکروسکوپ پلاریزان و چهار عکس‌ از هر مقطع، درصد تخلخل کل، قطرمعادل، محیط، درجه کرویت و مساحت منافذ خاک با استفاده از نرم‌افزار Image Tool 3.00 محاسبه شد. داده‌های به دست آمده در قالب فاکتوریل با طرح پایه کاملاً تصادفی مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان داد تغییر کاربری بر pH و رسانایی الکتریکی خاک تأثیر معنی‌داری نداشت اما بر چگالی ظاهری، ماده آلی، آهک و گنجایش تبادل کاتیونی خاک تأثیر معنی‌داری داشته است. در کاربری‌های دیم و جنگل تخریب‌شده به علت دخالت بشر و عملیات خاک‌ورزی، درصد آهک، چگالی ظاهری و درصد شن خاک افزایش یافته، ولی ماده آلی و گنجایش تبادل کاتیونی خاک کاهش یافته است. نتایج نشان داد که در اراضی کم شیب ( 1 S و 2 S) جنگل طبیعی و پس از آن جنگل تخریب‌شده بیشترین درصد تخلخل خاک و اراضی تحت کشت دیم در شیب‌های کم ( 1 S و 2 S) کمترین درصد تخلخل خاک را دارند. همچنین به دلیل حضور ماشین‌های کشاورزی در کاربری کشت دیم و فشار ناشی از آن‌ها خاکدانه‌های موجود در این کاربری شکسته شده و همین امر سبب شده است که اندازه منافذ از نظر قطر معادل و مساحت نسبت به کاربری‌های طبیعی کاهش یابد. در این کاربری اندازه غالب منافذ خاک در محدوده کم تر از 706 میکرون مربع (منافذ ریز) در اراضی با شیب کم ( 1 S و 2 S) بودند، در حالی که در جنگل طبیعی تنوع منافذ خاک از نظر اندازه و مساحت منافذ بزرگ‌تر از 4415 میکرون مربع (منافذ درشت) بود که وجود چنین منافذی می‌تواند باعث گسترش و توزیع بهتر ریشه‌ها و جذب آب و عناصر غذایی بیشتر در جنگل طبیعی گردد. در اراضی جنگل تخریب‌شده، عمده منافذ از نوع متوسط (4415-706 میکرون مربع) بودند. وجود ساختمان‌ مکعبی بدون زاویه در کاربری کشت دیم نشان دادکه ساختمان مطلوب خاک از بین رفته و ساختمان سطحی خاک تا حدی به نوع توده‌ای تبدیل شده است. ولی ساختمان دانه و متخلخل در کاربری جنگل طبیعی حاکی از ساختمان مطلوب این کاربری است. منافذ خاک موجود در کاربری جنگل طبیعی و جنگل تخریب‌شده از نوع کانال، حجره‌ای و درصد کمی واگ بود اما در کاربری‌هایی که تحت کشت و کار و عملیات خاک‌ورزی قرار گرفته بودند، درصد و نوع منافذ تغییر کرده و به طور عمده، منافذ از نوع واگ، کانال، صفحه‌ای و کمی حجره‌ای موجود بود. از بین ‌ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک که بیشترین همبستگی را با ویژگی‌های منافذ خاک داشتند می‌توان به ماده آلی، چگالی ظاهری و گنجایش تبادل کاتیونی خاک اشاره نمود. بنابراین این ویژگی‌ها می توانند به طور مستقیم یا غیرمستقیم بر توزیع اندازه منافذ و تخلخل خاک تأثیرگذار باشند. نتایج مدل‌سازی رگرسیون چند متغیره نشان داد از بین ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک، ماده آلی، چگالی ظاهری، گنجایش تبادل کاتیونی و آهک وارد مدل شدند و قادر به توصیف بیش از 50% تغییرات درصد نسبی منافذ خاک بودند. به طور کلی نتایج این پژوهش تأیید می‌نماید که تکنیک میکرومرفولوژی در تلفیق با آنالیز تصویر می‌تواند به خوبی اثر تغییرات کاربری اراضی را بر ویژگی‌های منافذ خاک ردیابی کند. واژه‌های کلیدی: کاربری اراضی، منافذ خاک، میکرومرفوژی، آنالیز تصویر، کاربری جنگل ،کاربری دیم، جنگل تخریب شده