پویاب گروه پژوهشگران پویاب
پروژه ۰۳ — جزئیات

بررسی کارایی مالچ سنگریزه‌ای بر کنترل فرسایش بادی

منطقه گرمسار، استان سمنان

ارزیابی آزمایشگاهی و میدانی اثر مالچ سنگریزه‌ای بر شدت فرسایش بادی در اراضی کویری گرمسار؛ پروژه‌ای که کارایی بالای این روش بومی، پایدار و اقتصادی را در مهار گرد و غبار و تثبیت خاک تأیید می‌کند.

فرسایش بادی مالچ سنگریزه‌ای تونل باد گرمسار مدیریت بیابان تحلیل اقتصادی
مشخصات کلی

شناسنامه پروژه

عنوان پروژه بررسی کارایی مالچ سنگریزه‌ای بر کنترل فرسایش بادی (مطالعه موردی منطقه گرمسار)
کارفرما اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان سمنان
مدیر پروژه دکتر علی‌اصغر ذوالفقاری
منطقه مطالعه اراضی کویری پایین‌دست جاده گرمسار–قم در شهرستان گرمسار، استان سمنان (مساحت مالچ‌پاشی‌شده حدود ۴۰ هکتار)
اقلیم منطقه صحرایی گرم و خشک؛ میانگین بارش سالانه حدود ۱۱۷ میلی‌متر؛ تبخیر و تعرق پتانسیل سالانه بیش از ۲٬۵۵۰ میلی‌متر؛ میانگین دمای سالانه حدود ۱۹ درجه سانتی‌گراد
ویژگی‌های خاک خاک‌های گچی و شور با پوشش گیاهی کمتر از ۱ درصد و بافت مستعد فرسایش بادی
طراحی آزمایش هفت تیمار پوشش سنگریزه‌ای (۰، ۱۰، ۲۰، ۳۰، ۴۰، ۵۰، ۶۰ و ۷۰ درصد) در شش سرعت باد؛ آزمایش فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی با سه تکرار
وضعیت تکمیل‌شده و تحویل نسخه نهایی گزارش (پاییز ۱۴۰۴)
۹۸٪+ کاهش فرسایش بادی با مالچ سنگریزه‌ای
۰٫۳۹ گرم فرسایش خاک در بهترین پوشش (۷۰٪) در برابر ۲۲٫۷۳ گرم شاهد
۶٫۴۹–۷٫۱۱ محدوده سرعت آستانه فرسایش (متر بر ثانیه) در تیمارها
۱۳۰–۲۵۲ هزینه مالچ‌پاشی (میلیون تومان در هکتار)
چکیده پروژه

تثبیت خاک‌های کویری با مالچ سنگریزه‌ای

فرسایش بادی از مهم‌ترین چالش‌های محیط‌زیستی و اقتصادی مناطق خشک و نیمه‌خشک است؛ با انتقال ذرات خاک، تخریب ساختمان خاک و انتشار گرد و غبار، ثبات زیست‌بوم‌ها و سلامت جوامع را تهدید می‌کند. مالچ سنگریزه‌ای پوششی سطحی و عاری از هرگونه نهاده شیمیایی است که با افزایش زبری سطح، کاهش سرعت باد نزدیک زمین و ایجاد لایه محافظ فیزیکی، از کنده شدن و انتقال ذرات خاک جلوگیری می‌کند. کارایی این روش در اراضی کویری منطقه گرمسار با تونل باد و مطالعات میدانی ارزیابی شد.

آزمایش‌ها در قالب طرح فاکتوریل با آرایش کاملاً تصادفی و سه تکرار، شامل هفت تیمار پوشش سنگریزه‌ای (۱۰ تا ۷۰ درصد) و شش سرعت باد اجرا شد. نتایج نشان داد فرسایش بیش از ۹۸ درصد کاهش می‌یابد (از ۲۲٫۷۳ به ۰٫۳۹ گرم)؛ تیمارهای ۵۰، ۶۰ و ۷۰ درصد بهترین و از نظر آماری مشابه یکدیگر بودند. رطوبت خاک ۲ درصدی فرسایش را بیش از ۹۹ درصد کاهش داد و مالچ سنگریزه‌ای هدایت الکتریکی، سدیم محلول و نسبت جذب سدیم را به‌ترتیب ۴۲، ۶۱ و ۴۴ درصد کاهش داد. تحلیل اقتصادی نیز پوشش ۵۰ درصد را گزینه بهینه معرفی کرد.

منطقه مطالعه

گرمسار؛ عرصه‌ای حساس به فرسایش بادی

منطقه مطالعه در اراضی کویری پایین‌دست جاده گرمسار–قم (شهرستان گرمسار، استان سمنان) قرار دارد. این منطقه دارای اقلیم صحرایی گرم و خشک است؛ میانگین بلندمدت بارش سالانه ایستگاه سینوپتیک گرمسار حدود ۱۱۷ میلی‌متر ثبت شده که عمدتاً در زمستان و بهار می‌بارد. میانگین دمای سالانه هوا حدود ۱۹ درجه سانتی‌گراد و تبخیر و تعرق پتانسیل سالانه بیش از ۲٬۵۵۰ میلی‌متر است. باد غالب بیشتر غربی–شرقی است و در برخی فصول به سرعت‌های قابل توجهی می‌رسد که فرسایش بادی گسترده‌ای ایجاد می‌کند.

بارش کم

روزهای بارانی محدود

میانگین بارش سالانه حدود ۱۱۷ میلی‌متر که عمدتاً در زمستان و بهار رخ می‌دهد.

تبخیر و تعرق بالا

کمبود شدید رطوبت

تبخیر و تعرق پتانسیل سالانه بیش از ۲٬۵۵۰ میلی‌متر که کمبود رطوبت خاک را تشدید می‌کند.

خاک گچی و شور

تشکیلات شور و گچی

هسته‌های نمک و کانی‌های گچی موجود در خاک، پتانسیل بالای فرسایش بادی ایجاد می‌کنند.

گیاهان پراکنده

پوشش بسیار پراکنده

پوشش گیاهی کمتر از ۱ درصد و در بیشتر نقاط نزدیک به صفر است.

روش انجام

تلفیق مطالعات میدانی و آزمایش‌های تونل باد

مطالعه در دو بخش میدانی و آزمایشگاهی انجام شد. در بخش میدانی، تونل باد به محل منتقل و سرعت آستانه فرسایش در نقاط مالچ‌پاشی‌شده و شاهد اندازه‌گیری شد و مقاطع رطوبت خاک و نفوذپذیری در محل بررسی گردید. در بخش آزمایشگاهی، داده‌های ۳۰ ساله ایستگاه سینوپتیک گرمسار پردازش، گلباد ترسیم و ویژگی‌های فیزیکوشیمیایی خاک در سه عمق (۰ تا ۳۰، ۳۰ تا ۶۰ و ۶۰ تا ۹۰ سانتی‌متر) در دو منطقه مالچ‌شده و شاهد مقایسه شد. سپس تیمارهای سنگریزه به‌صورت تصادفی روی سینی‌های تونل باد اعمال و در شش سرعت باد آزمایش شد.

۰۱

مطالعات میدانی

تعیین سرعت آستانه فرسایش با تونل باد و بادسنج و اندازه‌گیری مقاطع رطوبت خاک و نفوذپذیری در محل.

۰۲

آزمایش‌های آزمایشگاهی

تهیه هفت تیمار پوشش سنگریزه‌ای، تعیین سرعت آستانه هر یک و اندازه‌گیری فرسایش در شش سرعت باد (حدود ۷ تا ۱۸ متر بر ثانیه در ارتفاع ۲ متری).

۰۳

تحلیل آماری و اقتصادی

تحلیل واریانس و مقایسه میانگین‌ها در طرح کاملاً تصادفی با نرم‌افزار R و برآورد هزینه مالچ‌پاشی برای پوشش‌های منتخب.

نتایج

کاهش چشمگیر فرسایش با پوشش سنگریزه

آزمایش‌های تونل باد نشان داد کاربرد مالچ سنگریزه‌ای تأثیر بسیار معناداری (P<0.01) بر کاهش فرسایش بادی دارد. فرسایش از ۲۲٫۷۳ گرم در تیمار شاهد به ۰٫۳۹ گرم در پوشش ۷۰ درصد کاهش یافت؛ یعنی بیش از ۹۸ درصد کاهش. تیمارهای ۵۰، ۶۰ و ۷۰ درصد از نظر آماری مشابه بودند و هر سه در بیشترین سرعت باد نیز فرسایش را زیر ۹ گرم نگاه داشتند.

۹۸٪+

کاهش فرسایش بادی

فرسایش از ۲۲٫۷۳ گرم (شاهد) به ۰٫۳۹ گرم (پوشش ۷۰ درصد) کاهش یافت.

۵۰/۶۰/۷۰

بهترین تیمارهای پوشش سنگریزه

این سه تیمار از نظر آماری مشابه بودند و همگی فرسایش را زیر ۹ گرم نگاه داشتند.

۶٫۴۹–۷٫۱۱

سرعت آستانه فرسایش

متر بر ثانیه؛ تفاوت معناداری میان تیمارها در سرعت آستانه مشاهده نشد.

۹۹٪+

اثر رطوبت خاک

افزایش رطوبت خاک به ۲ درصد، فرسایش را بیش از ۹۹ درصد کاهش داد (تشکیل پوسته سطحی).

مالچ سنگریزه‌ای افزون بر مهار فرسایش، هدایت الکتریکی (EC)، سدیم محلول و نسبت جذب سدیم (SAR) خاک سطحی را به‌ترتیب ۴۲، ۶۱ و ۴۴ درصد کاهش داد؛ اما تأثیر معناداری بر کربن آلی خاک یا نفوذپذیری نداشت.

تحلیل اقتصادی

هزینه مالچ‌پاشی برای پوشش‌های پیشنهادی

هزینه اجرای مالچ‌پاشی برای تیمارهای منتخب (۵۰، ۶۰ و ۷۰ درصد) به‌صورت هکتاری برآورد شد. عمده هزینه مربوط به پخش و حمل سنگریزه است و سهم خود مصالح کمتر است. جدول زیر هزینه اجرا را برای دو فاصله حمل از محل قرضه نشان می‌دهد.

پوشش سنگریزه فاصله حمل کمتر از ۳۰ کیلومتر فاصله حمل ۳۰ تا ۵۰ کیلومتر
۵۰٪۱۳۰۱۷۹
۶۰٪۱۵۶۲۱۵
۷۰٪۱۸۳۲۵۲

میلیون تومان در هکتار

توصیه نهایی اجرای مالچ‌پاشی با پوشش ۵۰ درصد است؛ زیرا با هزینه به‌مراتب کمتر، عملکردی مشابه پوشش‌های بالاتر ارائه می‌دهد.

نتایج و توصیه‌ها

مالچ سنگریزه‌ای؛ روشی کارآمد، پایدار و اقتصادی

یافته‌های این پروژه نشان می‌دهد مالچ سنگریزه‌ای راهکاری بسیار کارآمد، پایدار و اقتصادی برای مهار فرسایش بادی در مناطق خشک و نیمه‌خشک با خاک‌های شور و سدیمی است. با توجه به نبود تفاوت معنادار میان تیمارهای ۵۰، ۶۰ و ۷۰ درصد و صعودی‌بودن هزینه با افزایش پوشش، تیمار ۵۰ درصد به‌عنوان گزینه بهینه فنی–اقتصادی پیشنهاد می‌شود. اجرای این روش با مصالح نزدیک‌ترین محل‌های قرضه (کمتر از ۳۰ کیلومتر) و ادوات مکانیزه برای توزیع یکنواخت، اراضی کویری را به‌طور مؤثر تثبیت، تولید گرد و غبار را کاهش و پایداری زیست‌بوم‌های کشاورزی را بهبود می‌بخشد.

پیشنهاد می‌شود این روش در مقیاس گسترده‌تر به‌صورت پایلوت پیاده‌سازی شده و اثرات بلندمدت آن بر پایداری خاک و عملکرد زیست‌بوم پایش شود تا مدیریت پایدار اراضی کویری کشور محقق گردد.

بازگشت به فهرست پروژه‌ها