بررسي قابليت بعد فراكتالي خاكدانه ها در ارزيابي مديريت هاي متفاوت خاك

Evaluation of the Suitability of Fractal Dimension of Soil Aggregates in Assessing Different Soil Management Practices

تخريب منابع آب و خاك در بسياري از مناطق، از جمله نگراني‌هاي توليد كنندگان بوده و مديريت خاك در مزارع زراعي تنها گزينه اي است كه انسان از طريق آن مي تواند باعث تشديد يا جلوگيري از تخريب خاك گردد. نتايج گزارش شده توسط خاكشناسان، حاكي از قابليت و پتانسيل نظريه فراكتال در تبيين و مدل سازي ساختار سامانه خاك و درك و تخمين فرايندهاي فيزيكي، شيميايي و زيستي آن است. در اين پژوهش اثر اقدامات مديريتي مختلف بر ويژگي هاي فيزيكي خاك با استفاده از هندسه فراكتالي بررسي شده است. بدين منظور، 14 مزرعه ديم با عمليات مديريتي متفاوت واقع در حوضه آبخيز مِرِگ در جنوب شرقي كرمانشاه، مورد بررسي قرار گرفت. براي تعيين شرايط مديريتي حاكم بر مزارع آزمايشي، از داده هاي استحصال شده از مطالعه ميداني و براي تعيين خصوصيات فيزيكي خاك از نمونه هاي جمع آوري شده از سطح مزرعه استفاده گرديد. نتايج نشان داد كه بُعد فراكتالي خاكدانه ها عامل گويايي در انعكاس تاثير اقدامات مديريتي بر توزيع اندازه خاكدانه ها مي باشد. خاكدانه هاي پايدار و درنتيجه بعد فراكتالي كمتر در مزارعي مشاهده شد كه در آن ها مديريت هاي مناسب همانند افزودن كود دامي، كاهش عمليات خاك ورزي و مديريت نظام تناوب حاكم است. در مقابل خاكدانه هاي ناپايدار، خردشوندگي بيشتر و بعد فراكتالي بزرگتر خاكدانه ها، منعكس كننده شرايط نا به سامان مديريتي همانند خاك ورزي متراكم و شديد، شخم در جهت شيب و مديريت نادرست بقاياي گياهي مي باشد. سامانه مديريتي جنگل- زراعي بهترين الگوي مديريتي در اراضي مورد مطالعه است و به طور معني داري باعث بهبود شرايط فيزيكي خاك گرديده است.

A major concern of farmers is deterioration of the soil and water resources. Soil management is the most direct way for mankind to interfere with natural processes that may either intensify or hinder soil degradation. Fractal geometry has been widely used to describe heterogeneity in a wide range of natural processes, including physical systems of soil. In this study, the effects of different management practices on soil physical properties have been studied using fractal geometry. Fourteen farms with different soil management practices were selected within Mereg watershed located in Kermanshah province. The management practices information were obtained from the field survey, and used to determine the conditions of the experimental farms. Different soil samples were taken from these farms to determine soil physical properties in the laboratory. Results showed that the fractal dimension of aggregates could reflect the impact of soil management practices on aggregate size distribution. Suitable management practices such as reduced tillage, proper rotation systems, and using manure improved the soil aggregation and reduced fractal dimensions. Intensive tillage, plowing the steep slopes, and improper management of crop residues, on the other hand, enhanced the breakdown of aggregates and increased fractal dimensions of aggregates. Agroforestry system was the best management practices in this area.