ارزيابي اثرات بلندمدت فرسايش بر پتانسيل باروري خاك در حوضه كوهين استان قزوين

Assessing the effects of erosion on long-term soil productivity potential in Kohin watershed, Ghazvin province

سابقه و هدف: حفظ باروري خاك يكي از عوامل كليدي در كشاورزي پايدار به‌شمار مي‌رود. فرسايش خاك در بلندمدت باعث تغيير خصوصيات فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي و كاهش باروري خاك مي‌گردد. بنابراين به‌منظور پايداري توليدات كشاورزي، تعيين فرسايش قابل‌قبول ضرورت دارد. روش‌هاي مختلفي براي ارزيابي اثرات فرسايش بر عملكرد محصول و باروري خاك ارايه شده است كه يكي از رايج‌ترين آن‌ها، استفاده از مدل شاخص باروري خاك است. مدل شاخص باروري يك مدل نسبتاً ساده بوده و به متغيرهاي محدودي نياز دارد. همين ويژگي‌ها باعث شده اين مدل در مناطقي كه داده‌هاي محدودي وجود دارد به‌طور گسترده استفاده گردد. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش اثرات بلندمدت فرسايش بر باروري خاك در حوضه نمونه كوهين در استان قزوين ارزيابي گرديد. براي اين منظور چهار پروفيل در منطقه حفر و تشريح گرديد. از شاخص باروري خاك اصلاح‌شده توسط دوان و همكاران براي تعيين باروري خاك استفاده شد. براساس شرايط خاك و اقليم منطقه به‌منظور تعيين فرسايش قابل‌قبول، مقدار افت 5% باروري خاك در بازه زماني 100 سال به‌عنوان آستانه مجاز در نظر گرفته شد. مقدار ميانگين سالانه فرسايش با استفاده از روش سزيم 137 برآورد گرديد. يافته‌ها: نتايج آزمايش فعاليت سزيم 137 نشان داد كه ميانگين سالانه فرسايش خاك در 50 سال گذشته 44 تن بر هكتار در سال، معادل از دست رفتن 7/3 ميلي‌متر از خاك سطحي در هر سال است. با در نظر گرفتن اين مقدار فرسايش، باروري خاك سري كوهين سالانه 58/0 درصد كاهش پيدا مي‌كند. با در نظر گرفتن 5 درصد افت باروري خاك در مدت 100 سال به‌عنوان تابع هدف، فرسايش قابل‌قبول براي سري كوهين به‌طور ميانگين حدود 72/4 تن بر هكتار در سال تعيين شد. نتيجه‌گيري: با توجه به مقدار ميانگين سالانه فرسايش در حوضه كوهين، به‌منظور حفظ پايداري باروري خاك و توليدات كشاورزي تا 100 سال آينده لازم است مقدار فرسايش حدود 90% كاهش يابد. با در نظر گرفتن نسبت تحويل رسوب برابر با 25/0، رسوب قابل‌تحمل حدود 1/1 تن در هكتار در سال خواهد بود كه از لحاظ توليد رسوب نيز در حد قابل‌قبولي است. مقدار ماده آلي و ظرفيت نگهداري آب خاك از مهم‌ترين عوامل محدودكننده توليد در خاك سري كوهين هستند. بنابراين توصيه مي‌شود به‌منظور افزايش باروري خاك سري كوهين، اقدامات مديريتي مناسب در راستاي افزايش ماده آلي خاك اعمال گردد.

Background and Objectives: Maintaining soil productivity is one of the key factors in sustainable agriculture. Erosion often causes changes in soil physical, chemical and biological properties as well as reducing soil productivity over a long-term period of time. Therefore, determining soil erosion tolerance is necessary for sustainable agriculture production. There are several methods to evaluate the effects of erosion on crop yield and soil productivity such as productivity index, which is one of the most common methods. PI model is a relatively simple model that needs limited variables. That is why it is widely used in areas where there are limited data. Materials and Methods: In this study, the long-term effects of erosion on soil productivity in the typical Kohin watershed were evaluated. For this purpose, four profiles were drilled and described in the area. Modified productivity model was used to evaluate soil productivity changes, resulting in long term effects of erosion. Productivity reduction rate of 5% over 100 years was considered as the threshold to determine soil loss tolerance, based on soil and climate conditions of the area. The average annual erosion rate was estimated using the cesium-137 method. Results: The results showed that the average annual erosion rate of Kohin watershed was 44 tons per hectare per year based on cesium-137 activity method in the last 50 years, equivalent to a loss of 7.3 mm of topsoil every year. Therefore, soil productivity reduces about 0.58 percent annually due to current erosion. Considering productivity reduction rate of 5% over 100 year as an acceptable threshold, soil loss tolerance of Kohin soil series was calculated about 4.7 tons per hectare per year. Conclusion: In order to sustain soil productivity and agricultural production up to 100 years, it is necessary to reduce the amount of erosion around 90 percent. Considering the sediment delivery ratio of 0.25, the average annual sediment load was obtained about 1.1 tons per hectare per year, which is acceptable in terms of environment. Both organic matter content and available water content had the highest impact on soil productivity index. Therefore, it is recommended to take appropriate management measures toward increasing soil organic matter in order to enhance soil productivity of Kohin series.