خاک و توسعه پایدار

خاک و توسعه پایدار

برآورد هدررفت خاک و پهنه‌بندی شدت فرسایش در زاگرس مرکزی بر پایه مدل RUSLE و مؤلفه‌های هیدرواقلیمی بارش

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده
دانش‌آموخته دکترای تخصصی آب و هواشناسی، گروه اقلیم شناسی و ژئومورفولوژی، دانشکده جغرافیا و علوم محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری،
چکیده
فرسایش آبی خاک یکی از مهم‌ترین چالش‌های زیست‌محیطی در مناطق کوهستانی ایران، به‌ویژه زاگرس، محسوب می‌شود. پژوهش حاضر با هدف برآورد کمی و پهنه‌بندی مکانی هدررفت سالانه خاک در منطقه‌ای نمونه از زاگرس مرکزی با استفاده از مدل RUSLE و داده‌های سنجش از دور انجام شد. پنج فاکتور مدل RUSLE شامل فرسایندگی باران (R)، فرسایش‌پذیری خاک (K بر پایه معادله EPIC)، توپوگرافی (LS)، مدیریت پوشش گیاهی (C) و اقدامات حفاظتی (P) بر روی شبکه‌ی ۳۰ متری محاسبه و با یکدیگر ترکیب شدند. داده‌های بارش از محصولات ماهواره‌ای CHIRPS و بازتحلیلی ERA5-Land و داده‌های ویژگی‌های فیزیکی خاک از پایگاه OpenLandMap استخراج گردید. نتایج نشان داد که میانگین هدررفت سالانه خاک در منطقه مورد مطالعه برابر 28/55 تن در هکتار در سال با دامنه‌ای از حدود 0/0003 تا 202/08 تن در هکتار در سال است که این رقم با اعمال ماسک دامنه‌های صخره‌ای مقادیر بالای ۵۵ درجه تعدیل گردید. نتایج پژوهش حاضر نشان دادند که حدود 45/75 درصد از مساحت منطقه مورد مطالعه معادل 2265/56 کیلومتر مربع در کلاس‌های فرسایش بسیار زیاد و شدید بیش از ۲۰ تن در هکتار در سال قرار دارد که بیانگر وضعیت بحرانی فرسایش در منطقه است. فاکتور توپوگرافی (LS) با میانگین 8/10 و انحراف‌معیار 8/23 به‌عنوان تأثیرگذارترین عامل در کنترل شدت فرسایش شناسایی شد. بیشینه‌ی هدررفت خاک در طبقه‌ی ارتفاعی ۲۵۰۰ تا ۳۰۰۰ متر (45/32 تن در هکتار در سال) رخ داده که ناشی از شیب‌های تند، پوشش گیاهی ضعیف و افزایش رواناب سطحی ناشی از ذوب برف است. اعتبارسنجی داده‌های بازتحلیل شده بارش نیز گویای این مطلب بودند که میزان برآورد بارش CHIRPS با ضریب همبستگی 0/974 و ضریب نش-ساتکلیف (NSE) 0/840 عملکرد بسیار مطلوبی در منطقه مورد مطالعه دارد، درحالی‌که ERA5-Land با اریب مثبت 259/90 میلی‌متر و NSE منفی (0/933-) دچار بیش‌برآوردی شدید است. تحلیل نوسانات زمانی بارش حاکی از نوسان کاهشی به میزان 22/16 - میلی‌متر در سال است، هرچند این نوسان از نظر آماری معنی‌دار نیست (0/168 = p-value). بر اساس یافته‌ها، اجرای برنامه‌های آبخیزداری جامع و بیومکانیکی متمرکز بر 23/4 درصد از مساحت منطقه مورد مطالعه، توسعه‌ی پوشش گیاهی و اعمال مدیریت چرا در مراتع به‌عنوان اولویت‌های اصلی حفاظت خاک در این منطقه پیشنهاد می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Estimation of soil loss and zoning of erosion intensity in Central Zagros based on RUSLE model and hydroclimatic components of precipitation

نویسنده English

Mahdi Shojaei
PhD in Climatology, Department of Climatology and Geomorphology, Faculty of Geography and Environmental Sciences, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
چکیده English

Water erosion of soil is considered one of the most important environmental challenges in the mountainous regions of Iran, especially in the Zagros. The present study was conducted with the aim of quantitatively estimating and spatially zoning annual soil loss in a representative area of the central Zagros using the RUSLE model and remote sensing data. The five factors of the RUSLE model, including rainfall erosivity (R), soil erodibility (K based on the EPIC equation), topography (LS), vegetation management (C), and conservation practices (P), were calculated on a 30-meter grid and combined with one another. Precipitation data were extracted from CHIRPS satellite products and ERA5-Land reanalysis data, and soil physical property data were obtained from the OpenLandMap database. The results showed that the average annual soil loss in this region is 28.55 tons per hectare per year, with a range from approximately 0.0003 to 202.08 tons per hectare per year, which was adjusted by applying a mask for rocky slopes exceeding 55 degrees. The results of the present study showed that approximately 45.75 percent of the region area, equivalent to 2265.56 square kilometers, falls within the very severe and severe erosion classes of more than 20 tons per hectare per year, indicating the critical state of erosion in the region. The topography factor (LS), with a mean of 8.10 and a standard deviation of 8.23, was identified as the most influential factor in controlling erosion intensity. The maximum soil loss occurred in the elevation class of 2500 to 3000 meters (45.32 tons per hectare per year), resulting from steep slopes, sparse vegetation cover, and increased surface runoff caused by snowmelt. The validation of the reanalysis precipitation data also indicated that the CHIRPS precipitation estimates, with a correlation coefficient of 0.974 and a Nash-Sutcliffe efficiency (NSE) of 0.840, perform very well in the study area, whereas ERA5-Land, with a positive bias of 259.90 millimeters and a negative NSE (-0.933), suffers from severe overestimation. The analysis of temporal precipitation fluctuations indicates a decreasing trend of -22.16 millimeters per year, although this trend is not statistically significant (p-value = 0.168). Based on the findings, the implementation of comprehensive watershed management and bio-mechanical programs focused on 23.4 percent of the study area, the development of vegetation cover, and the application of grazing management in rangelands are proposed as the main priorities for soil conservation in this region.

کلیدواژه‌ها English

Soil erosion
RUSLE model
Remote sensing
Central Zagros

  • تاریخ دریافت 30 مرداد 1405
  • تاریخ بازنگری 13 شهریور 1405
  • تاریخ پذیرش 31 شهریور 1405
  • تاریخ انتشار 01 شهریور 1405