Effect of different land- use management scenarios on soil erosion using USLE model in Kalaybarchay watershed

Subject Areas : Farm water management with the aim of improving irrigation management indicators

حبیب نظرنژاد ¹ , اسلام قهرمان‌نژاد ² , میرحسن میر‌یعقوب‌زاده ³

1 - ارومیه بلوار دانشگاه دانشکده منابع طبیعی کروه مرتع و آبخیزداری صندوق پستی 165
2 - دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی آبخیزداری،دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه
3 - استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه ارومیه

Received: 2017-06-28 Accepted : 2018-01-11 Published : 2017-12-22

Keywords: land use, Soil Erosion, management scenario, USLE model,

Abstract :

Soil erosion is one of the environmental problems which can be considered as a threat for natural resources, agriculture and the environment. Thus, determining the temporal and spatial extent of soil erosion is an effective way to management of soil erosion and sediment control through watershed management. Todays, the misuse of lands and converting forests and grasslands into agricultural land, overgrazing, tillage on steep slopes leads to increase soil erosion and sediment yield. Therefore, defining the contribution of different land uses has a significant role in preventing erosion and prioritization of land management activities The objective of this study is to estimate and compare the rate of soil erosion in in different land uses on the current status and prediction of erosion in Two main scenarios and each mail scenario has three sub-scenarios (25, 50 and 75 percent of area) at KalaybarChay watershed with an area of 452 km2 in the province of East Azerbaijan using USLE model. To predict the foregoing, land use map was prepared Using Universal Soil Loss Equation (USLE), Geographic Information Systems (GIS) and TM Sensor of satellite image Landsat5 on the ENVI 4.3 software. After the preparation of USLE model factors includes R, K, LS, C and P model was performed and mean value of each factor was calculated and soil erosion map was prepared by multiplying the average values. Results showed that the average amount of soil erosion rate is 12.3 (ton/ha/yr). Also the highest and least rate of erosion is assigned on conversion of rangeland to dry farming scenario; and the rangeland to tree dryland scenario equal to 15.43 and 9.03 (ton/ha/yr), respectively.

References:

آزموده، ع.، کاویان، ع.، سلیمانی، ک. و وهاب زاده، ق. 1389. مقایسه میزان رواناب و فرسایش در خاک‌های تحت پوشش کاربری­های جنگل، زراعی و باغ با استفاده از شبیه‌ساز باران. نشریه آب وخاک، 24(3): 490-500.

اسدی نلیوان،ا.، محسنی ساروی، م. ، سور، ا. ، دسترنج ، ع. و طائی، س. 1391. تعیین مناسبت‌ترین روش تجربی برآورد  SDR با استفاده از مدل EPM و خصوصیات فیزیکی حوزه؛ مطالعه موردی حوزه آبخیز قورچای استان گلستان. مهندسی آبیاری وآب، 3(10):19-28.

اسکندری، س.، مرادی، ا. و اولادی، ج. 1390. کاربری اراضی وتحلیل سیمای سرزمینی روستای گل سفید شهرستان اردل چهارمحال و بختیاری از نظر زیست محیطی با استفاده ازRS و.GIS مجله آمایش سرزمین،3(4):137-162.

اسمعلی، ا.، و عبداللهی، خ. 1389. آبخیزداری و حفاظت خاک. انتشارات دانشگاه محققی اردبیلی، چاپ اول، 578 صفحه.

افسری، ر.، و قدوسی، ج. 1390. ارزیابی روش­های مختلف تخمین نسبت تحویل رسوب (SDR) تحت شرایط آب و هوایی مختلف (مطالعه موردی: حوزه­های آبخیز استان مرکزی)، جغرافیای طبیعی، 4(12): 107-118.

پژوهش، م.، گرجی، م.، طاهری ،س.م.، سرمدیان، ف.، محمدی، ج. و صمدی بروجنی، ح. 1390. اثر کاربری اراضی مختلف حوضه سد زاینده رودعلیا درتولید رسوب با استفاده ازGIS. پژوهش آب ایران،5 (8):143-152.

جوزی، س.ع.، و مرادی مجد، ن. 1394. ارزیابی عوامل مؤثر بر شدت فرسایش خاک در روش شش عامله فائو با استفاده از تکنیکTOPSIS.نشریهحفاظت و بهره برداری از منابع طبیعی، 4 (1): 79-99 .

حسین‌پور ثابت، س. 1391. شبیه‌سازی اثرات تغییرکاربری اراضی بر هدررفت خاک با استفاده از مدل RUSLE (مطالعه موردی: حوزه آبخیز دارابکلا مازندران). پایان­نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، 103صفحه.

رحیمی، خ.، و مزبانی، م. 1392. ارزیابی تغییرات فرسایش حوزه آبخیز سیوند طی سالهای 1998تا 2009 با استفاده از مدل RUSLE . پژوهش­های محیطی، 3(9): 1-18.

رخبین، م.، نوحه گر، ا.، کمالی، ع. و حبیب اللهیان، م. 1393. برآورد میزان فرسایش و تولید رسوب در حوضه آبخیز لاورفین (استان هرمزگان) با استفاده از سنجش ازدور (RS)، سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) و مدل تجربی.RUSLE تحقیقاتجغرافیایی، 29 (3): 89-104.

رفاهی، ح. 1394. فرسایش آبی و کنترل آن. انتشارات دانشگاه تهران، 674 صفحه.

طالبی، ع.، سوزنده­پور، س.ف.، دستورانی، م.ت.، کریمیان، ع.ا. و سلطانی، م. 1394. بررسی اثر کاربری اراضی در شرایط فعلی و بهینه روی رسوبدهی حوزه (مطالعه موردی:حوزه آبخیز شور و شیرین شیراز). علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی (علوم آب وخاک)، 19(72):47-55.

غلامی، ل.، داوری، م.، نبی اللهی، ک. و جنیدی جعفری، ح. 1395. تاثیر تغییر کاربری اراضی بر برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک (مطالعه موردی: بانه). نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 5(3): 13-27.

فتحی­زاد، ح.، کریمی، ح. و علی‌بخشی، س.م. 1393. برآورد فرسایش ورسوب با استفاده از مدل RUSLE،RS و GIS (مطالعه موردی: مناطق خشک ونیمه خشک منطقه دویرج، استان ایلام). کشاورزی و علوم زراعی، 6 (7): 304-314.

مصطفی‌زاده، ر.، صادقی، س.ح.ر. و سعدالدین، ا. 1393. تحلیل رسوب‎نمود و حلقه‌های سنجه رسوب رگبار در حوزه آبخیز گلاز اشنویه، آذربایجان غربی، پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 21 (5): 175-191.

مقصودی، م.، گورابی، ا. و دارابی­شاهماری، س.1392. بررسی تأثیرعامل پوشش گیاهی بر فرسایش آبی مطالعه موردی: حوزه آبخیزرزین، پژوهش­های فرسایش محیطی،3(9): 83-97.

یوسفی، ب.،1394. مقایسه روش‏های تخمین فرسایش ورسوب به‌منظور تصحیح عامل فرسایش‏پذیری خاک درحوزه آبخیز نازلوچای، پایان نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه ارومیه، 106صفحه.

Amsalu, T. and Mengaw, A. 2014. GIS Based Soil Loss Estimation Using RUSLE Model: The Case of Jabi Tehinan Woreda, ANRS, Ethiopia. Natural Resources, 5: 616-626.

Benkobi, L., Trlica, M. J. and Smith, J.L. 1994. Evaluation of a refined surface cover sub factor for use in RUSLE. Journal of Range Manage, 47:74-78.

Biard, F. and Baret, F. 1997. Crop Residue Estimation Multiband Reflectance. Remote Sensing of Environment, 59: 530-536.

Biesemans, J., Meirvenne, M.V. and Gabriels, D. 2000. Extending the RUSLE with the MonteCarlo error propagation technique to predict long-term average off-site sediment accumulation. Journal of Soil and Water Conservation, 55: 35-42

Brath, A., Castellarin, A. and Montanari, A. 2002. Assessing the effects of land-use changes on annual average gross erosion. Hydrology and Earth System Sciences, 6: 255-265.

Foster, G.R., Toy, E.T. and Renard, K.G. 1981. Comparison of the USLE, RUSLE1 and RUSLE2 for Application to Highly Disturbed Lands. In First Interagency Conference on Research in the Watersheds. USDA-ARS Agricultural Research Service. Washington, DC: 154-60.

Gustafson, A.F. 2005. Soil and Soil Management. Jodhpur Agrobios Press, New Delhi, 424 pp.

Hengming, Z., Qingli, W., Limin, D., Shao1, G., Lina, T., Shunzhong, W. and Huiyan, G. 2006. Quantifying soil erosion with GIS-based RUSLE under different forest management options in Jianchang Forest Farm. Series & Technological Sciences, 49:160-166.

Kuok, K.K., Mah, D.Y.S. and Chiu, PC. 2013. Evaluation of C and P Factors in Universal Soil Loss Equation on Trapping Sediment: Case Study of Santubong River. Journal of Water Resources and Protection, 5:1149-1154.

Lin, C., Lin, W. and Chou, W. 2002. Soil erosion prediction and sediment yield estimation: the Taiwan experience, Soil Tillage Research, 68: 143–152.

MinwerAlkharabsheha, M., Alexandridis, T.K., Bilas, G., Misopolinos, N. and Silleos, N. 2013 Impact of land cover change on soil erosion hazard in northern Jordan using remote sensing and GIS. Journal of Procedia Environmental Sciences 19:912– 921.

O'Callaghan, J.R. 1996. Land use: the interaction of economics, ecology and hydrology. London Chapman & Hall, 200 p.

Paroissien, JB., Darboux, F., Couturier, A., Devillers, B., Mouillot, F., Raclot, D. and Le Bissonnais, Y. 2015. A Method for modeling the effects of Climate and Land use Changes on Erosion and Sustainability of Soil in a Mediterranean Watershed (Languedoc, France). Journal of Environmental Management, 150:57-68.

Renard, K.G. and Freimund, J.R. 1994. Using monthly precipitation data to estimate the R-factor in the RUSLE, National Agricultural Library. Journal of Hydrology, 157: 287-306.

Renfero, G.W. 1975. Use of Erosion Equations and Sediment-Delivery Ratios for predicting sediment. Sediment Yield. ARS-S-40.

Szilassi, P., Jordan, G., Van Rompaey, A. and Csillag, G. 2006. Impacts of historical land use changes on erosion and agricultural soil properties in the Kali Basin at Lake Balaton, Hungary. Catena, 68: 96-108

Tiwari, M., Gaur, M.L., Siyag, P. and Kumar, K. 2014. Impact assessment of land use change on runoff generation using remote sensing and geographical information systems (GIS). 15^th Esri India user conference, 9–11th December 2014, Kempinski Ambience Hotel.

Toriman, M., AmriKamarudin, M., Sansena, T. and Bhaktikuld, K. 2015. Assessment of land use change and sedimentation modelling on environmental health in Tropical River. Malaysian Journal of Analytical Sciences, 19 (6):1335– 1347.

Wischmeier, W.H. and Smith, DD.1978. Predicting Rainfall Erosion Losses: A Guide to Conservation Planning. U.S. Department of Agriculture, Washington. No.537. 62 pp.

Yuan, Z., Chu, Y. and Shen, Y. 2015. Simulation of surface runoff and sediment yield under different land-use in a Taihang Mountains watershed, North China. Soil & Tillage Research, 153:7–19.