اثر کاه گندم بر تغییرات زمان شروع و ضریب رواناب در کرت‌های آزمایشگاهی تحت شبیه‌سازی باران

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

عطاله کاویان ¹ (دانشیار؛ گروه مهندسی آبخیزداری؛ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری؛ ساری؛ ایران)
مازیار محمدی ² (دانش آموخته کارشناسی ارشد؛ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری؛ ساری؛ ایران)
مقدسه فلاح ³ (دانش آموخته کارشناسی ارشد؛ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری؛ ساری؛ ایران)
لیلا غلامی ⁴ (استادیار؛ گروه مهندسی آبخیزداری؛ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری؛ ساری؛ ایران)

تاریخ دریافت : 1394/07/27 تاریخ پذیرش : 1394/11/06 تاریخ انتشار : 1394/11/30

کلید واژه: افزودنی های خاک, حفاظت خاک, زمان شروع رواناب, شبیه ساز باران,

چکیده مقاله :

شیب رواناب و هدر رفت خاک از اساسی ‌ترین معضلات زیست محیطی، کشاورزی و تولید غذا در جهان است که اثرات مخربی بر اکوسیستم ‌های طبیعی و تحت مدیریت انسان دارد. یکی از مهم ترین عوامل کنترل ‌کننده رواناب و هم چنین فرسایش استفاده از خاک‌پوش‌ های آلی و غیرآلی است که نقش مهمی در مهار رواناب و یا هدر رفت خاک دارند. از این رو در این تحقیق، به ‌منظور بررسی تغییرات زمان شروع و ضریب رواناب از یک نوع خاک‌پوش‌ آلی (کاه گندم) در شرایط آزمایشگاهی استفاده شد. آزمایش ‌ها با استفاده از شبیه‌ساز باران، در شیب 30 درصد و مقیاس کرت 0/5 مترمربع و سه تکرار، با دو درصد پوشش 50 و 90 درصد و شدت‌ های بارش 50 و 100 میلی متر بر ساعت، به مدت 10 دقیقه انجام گرفت و سپس مقادیر زمان شروع و ضریب رواناب اندازه ‌گیری شدند. نتایج نشان داد که در دو شدت 50 و 100 میلی متر بر ساعت این تیمار حفاظتی توانست زمان شروع و ضریب رواناب به ‌ترتیب افزایش و کاهش دهد و پوشش 90 درصد بیش ترین تاثیر در افزایش زمان شروع رواناب و کاهش ضریب رواناب داشت. درصد افزایش زمان شروع رواناب در شدت‌های 50 و 100 میلی متر بر ساعت (پوشش 90 درصد) به ‌ترتیب 102/37 و 70/80 درصد بود. درصد کاهش ضریب رواناب در شدت ‌های 50 و 100 میلی متر بر ساعت (پوشش 90 درصد) نیز به ‌ترتیب 36/58 و 27/31 درصد بود. اثر متغیرهای شدت و تیمار حفاظتی به ‌جز اثر توامان شدت × تیمار حفاظتی بر ضریب رواناب بر سایر مولفه‌ها معنی ‌دار ارزیابی شد.

چکیده انگلیسی:

The runoff and soil erosion is most basic of environmental, agricultural and food production problems in the world, that these had adverse effects on the natural ecosystems and man-managed. One of the most important factors of runoff and soil erosion control is using organic and inorganic mulches, that they have most role in runoff and soil erosion control. Therefore in this study, for studying time to runoff and runoff coefficient changes used from an organic mulch (wheat straw mulch) in laboratory conditions. The experiments was done using rainfall simulation, in slope of 30% and plot scale of 0.5 m2 with 3 replications, with two cover percent of 50 and 90% and rainfall intensities of 50 and 100 mm h-1 for 10 min and then the time to runoff and runoff coefficient rates measured. The results showed that in rainfall intensities of 50 and 90 mm h-1, the conservation treatment could increase and decrease time to runoff and runoff coefficient, respectively and the cover of 90% had more effect in increasing time to runoff and decreasing runoff coefficient. The enhancement percent of time to runoff in rainfall intensities of 50 and 100 mm h-1 (cover of 90%) was 102.37 and 70.80%, respectively. The reduction percent of runoff coefficient in rainfall intensities of 50 and 100 mm h-1 (cover of 90%) also was 36.58 and 27.31%, respectively. The effect of conservation treatment and rainfall intensity variables evaluated significant expect in the effect of rainfall intensity × conservation treatment.

منابع و مأخذ:

ارشم، ع.،آخوندعلی، ع.م. و بهنیا، ع. 1388. بررسی اثر رطوبت­های قبلی خاک بر مقادیر رواناب و رسوب با استفاده از باران شبیه­سازی شده. فصلنامة علمی- پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، 16 (4): 445-455.

بهزادفر، م.، صادقی، س.ص.، خانجانی، م.ج. و حزباوی، ز. 1391. تأثیرپذیری تولید رواناب و رسوب خاک‌های تحت چرخه انجماد-ذوب در شرایط شبیه‌ساز باران. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 2 (1): 13-24.

صادقی، س.ص.، شریفی مقدم، ا. و غلامی، ل. 1393. اثر کاه و کلش برنج بر تولید رواناب سطحی و هدر رفت خاک در کرت‌های کوچک. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، 3 (4): 73-83.

غلامی، ل.، صادقی، س.ح.ر. و همایی، م.، 1393. اثر کاه و کلش برنج بر زمان شروع و ضریب رواناب ناشی از باران. مجله پژوهش آب ایران، 8 (15): 40-33.

Adams, J.E. 1966. Influence of mulches on runoff, erosion and moisture depletion. Reprinted from Soil Science Society of America Proceedings, 30(1): 110-114.

Adekalu, K.O., Olorunfemi, I.A. and Osunbitan, J.A. 2007. Grass mulching effect on infiltration, surface runoff and soil loss of three agricultural soils in Nigeria. Bioresource Technology, 98: 912-917.

Amimoto, P.Y. 1981. Erosion and sediment control handbook. California Department of Conservation Representative, No. EPA 4 40/3-78-003, 197 pp.

Auerswald, K., Kainz, M., and Fiener, P. 2003. Soil erosion potential of organic versus conventional farming evaluated by USLE modeling of cropping statistics for agricultural districts in Bavaria, Soil Use Manage., 19, 305-311.

Cogo, N.P., Moldenhauer, W.C. and Foster, G.R. 1984. Soil loss reductions from conservation tillage practices. Soil Science Society of America Journal, 48: 368-373.

Darboux, F., Davy, Ph., GascuelOdoux, C. and Hung, C. 2001. Evolution of soil surface roughness and flow path connectivity in overland flow experiments. Catena, 46: 125-139.

Defersha, M.B., Quraishi, S. and Mellese, A.M. 2011.The effect of slope steepness and antecedent moisture content on interrill erosion, runoff and sediment size distribution in the highlands of Ethiopia. Hydrology and Earth System Sciences, 15: 2367-2375.

Duley, F.L. and Kelly, L.L. 1939. Effect of soil type, slop and surface conditions on intake of water. Nebraska, Agricultural Experiment Station Research Bulletin, 112. 16 p.

Findeling, A., Ruy, S., Scopel, E. 2003. Modeling the effects of a partial residue mulch on runoff using a physically based approach. Journal of Hydrology, 275: 49-66.

García-Orenes, F., Cerdà, A., Mataix-Solera, J., Guerrero, C., Bodí, M.B., Arcenegui, V., Zornoza, R., and Sempere, J.G. 2009. Effects of agricultural management on surface soil properties and soil water losses in eastern Spain, Soil and Tillage Research, 106: 117-123.

Gholami, L., Sadeghi, S.H.R. and Homaee, M. 2013. Straw mulching effect on splash erosion, runoff and sediment yield from eroded plots, Soil Science of Society American Journal, 77: 268-278.

Gilley, J.E., S.C. Finkner, and G.E. Varvel. 1986. Runoff and erosion as affected by sorghum and soybean residue. Trans. ASAE, 29:1605-1610.

García-Orenes, F., Guerrero, C., Roldán, A., Mataix-Solera, J., Cerdà, A., Campoy, M., Zornoza, R., Bárcenas, G. and Caravaca, F. 2010. Soil microbial biomass and activity under different agricultural management systems in a semiarid Mediterranean agroecosystem, Soil and Tillage Research, 109: 110-115.

Khaledi, Darvishan, A.V. Sadeghi, S.H.R., Homaee, M. and Arabkhedri, M. 2011. Measuring sheet erosion using synthetic color-contrast aggregates. Hydrological Processes. 07/2014; 28(15):4463–4471. DOI:10.1002/hyp.9956

Ji, S., Unger, P.W. 2001. Soil water accumulation under different precipitation, potential evaporation, and straw mulch conditions. Soil Science Society of America Journal, 65: 442-448.

Jiang, L., Dami, I., Mathers, H.M., Dick, W.A. and Doohan, D. 2011. The effect of straw mulch on simulated simazine leaching and runoff. Weed Science, 59(4):580-586.

Kukal, S. S. and Sarkar, M. 2010. Splash erosion and infiltration in relation to mulching and polyvinyl alcohol application in semi-arid tropics. Archives of Agronomy and Soil Science, 56 (46): 697-705.

Lal, R. 1976. Soil erosion on alfisols in western Nigeria II effect of mulch rates. Geoderma, 16: 377–382.

Li, X.H., Zhang, Z.Y., Yang, J., Zhang, G.H. and Wang, B. 2011. effects of bahia grass cover and mulch on runoff and sediment yield of sloping red soil in southern China. Pedosphere, 21 (2): 238-243.

Liu, Y., Taoa, Y., Wana, K. Y., Zhanga, G.S., Liub, D.B., Xiongb, G.Y., and Chena, F. 2012. Runoff and nutrient losses in citrus orchards on sloping land subjected to different surface mulching practices in the danjiangkou reservoir area of China, Agricultural Water Management, 110: 34-40.

McCalla, T.M., Army, J.J., Wittfield, C.I. 1963. Stubble mulch farming. Journal of Soil and Water Conservation 17: 204-208.

Morgan, R.P.C. 1986. Soil erosion and conservation. Longman Scientific and Technical, BurntMile, Harlow, UK, 298 pp.

Morgan, R. P. C. 1995. Soil erosion and conservation. Longman, Essex, England, 198 pp.

Oliveira, J.R., Pinto, M.F., Souza, W.J., Guerras, J.G.M., Carvalho, D.F. 2010. Water erosion in a yellow–red ultisol under different patterns of simulated rain. Brazilian Journal of Agricultural and Environmental Engineering 14 (2), 140-147.

Poesen, J.W.A. and Lavee, H. 1991. Effects of size and incorporation of synthetic mulch on runoff and sediment yield from interrills in a laboratory study with simulated rainfall. Soil and Tillage Research, 21: 209-223.

Rees, H.W., Chow, T.L., Loro, P.J., Lovoie, J., Monteith, J.O., Blaauw, A. 2002. Hay mulching to reduce runoff and soil loss under intensive potato production in Northwestern New Brunswick, Canada. Can. J. Soil Sci. 82, 249-258.

Römkens, M.J.M., Helming, K., Prasad, S.N. 2001. Soil erosion under different rainfall intensities, surface roughness, and soil water regimes. Catena 46 (2-3), 103-123.

Ruiz-Sinoga, J.D., Romero-Diaz, A., Ferre-Bueno E. and Martínez-Murillo, J.F. 2010. The role of soil surface conditions in regulating runoff and erosion processes on a metamorphic hillslope (Southern Spain) soil surface conditions, runoff and erosion in southern Spain. Catena, 80: 131-139.

Ruy, S., Findeling, A. and Chadoeuf, J. 2006. Effect of mulching techniques on plot scale runoff: fdtf modeling and sensitivity analysis. Journal of Hydrology, 326: 277-294.

Sadeghi, S.H. R., Gholami, L., Homaee, M. and Khaledi Darvishan, A. 2015. Reducing sediment concentration and soil loss using organic and inorganic amendments at plot scale. Solid Earth, 6: 445-455.

Smets, T. Poesen, J., Bhattacharyya, R., Fullen, M.A., Subedi, M., Booth, C.A., Kerte´sz, A., Szalai, Z., Toth , A., Jankauskas, B., Jankauskiene, G., Guerra, A., Bezerra, J.F.R., Yi, Zh., Panomtaranichagul, M., BU¨ Hmann C., and Paterson D.G. 2011. Evaluation of biological geotextiles for reducing runoff and soil loss under various environmental conditions using laboratory and field plot data. Land Degradation and Development. 15p. Available at: http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/ldr.1095/pdf

Smets, T., Poesen, J., Fullen, M.A. and Booth, C.A. 2007. Effectiveness of palm and simulated geotextiles in reducing run-off and inter-rill erosion on medium and steep slopes. Soil Use and Management, 306-316.

Smets, T., Poesen, J. and Knapen, A. 2008.Spatial scale effects on the effectiveness of organic mulches in reducing soil erosion by water. Earth-Science Reviews, 89: 1-12.