چکیده

مراتع اكوسیستم­های طبیعی هستند كه دارای پوششی از گیاهان مرتعی بومی و مناسب چرای دام می­باشند. آب، خاك و پوشش گیاهی نقش اساسی را در حفظ اکوسیستم مرتع دارند، انجام طرح­هایی که منجر به حفظ محیط طبیعی انسان­ها و محیط زیست گردد، یک امر ضروری محسوب می­ شود. در این زمینه طرح­های منابع طبیعی حائز اهمیت هستند. اصلاح و بهره ­برداری صحیح از مرتع در قالب طرح­های مرتعداری از نخستین اقدامات علمی و فنی در مرتعداری ایران است. طرح­های مرتعداری به عنوان یک دستورالعمل حفاظتی و اصلاحی- احیایی از اهمیت ویژه­ای در تشکیلات منابع طبیعی برخوردار هستند. از طرف دیگر فرسایش و هدر رفت خاك و تولید رسوب امروزه به یکی از معضلات مهم زیست محیطی بشر تبدیل شده است. بنابراین مدیریت خاك به منظور بهره ­برداری مطلوب و کاهش تخریب آن ضروری می­باشد. پهنه بندی شدت فرسایش و تولید رسوب و اولویت­ بندی مناطق از این دیدگاه گامی مؤثر برای سازمان دهی حفاظت و بهره ­برداری از خاك است. هدف از این تحقیق برآورد میزان فرسایش خاک و سپس شبیه­سازی اثرات عملیلت اصلاح و احیاء بر هدر رفت خاک در منطقه لار (مازندران) می­باشد. لذا معادله تجدیدنظر شده جهانی هدر رفت خاك در چهارچوب سیستم اطلاعات جغرافیایی به کار رفته است. فاکتورهای این مدل (RUSLE) شامل R، K، LS، C و P می­باشند که به ترتیب از داده ­های بارندگی، نقشه خاك منطقه، مدل رقومی ارتفاع و تکنیک­های سنجش از دور محاسبه شده ­اند. بعد از محاسبه میزان فرسایش اقدام به مکان­ یابی طرح­های اصلاح و احیاء مناسب برای منطقه شده است که چهارچوب كلی آن براساس تهیه نقشه­های شیب، ارتفاع، پوشش گیاهی، خاك شناسی و وضعیت مرتع بوده است. سپس با تلفیق اطلاعات فوق و اعمال قواعد اساسی طرح­های مرتعداری، مدل مدیریتی برای بهبود وضعیت مراتع و یا تثبیت وضعیت مطلوب موجود ارائه شد .نتایج نشان داد که مقادیر متوسط فاکتورهای R، K، LS، C و P بترتیب برابر  67/143، 18/0، 52/5، 37/0 و 1 بودند. میانگین بار رسوب سالیانه در منطقه مورد مطالعه 51 تن در هکتار در سال برآورد شد. بر طبق نتایج حاصل مساحت اراضی كه می­بایست در آنها عملیات اصلاح و احیاء انجام شود به تریب شامل بذرکاری 378 هکتار، میانکاری 246 هکتار و کپه­کاری 176 هکتار می­باشد. عملیات مذکور بصورت کشت روی خطوط تراز و کشت نواری توام با بذرکاری و میانکاری پیشنهاد و شبیه­سازی گردید. نتایج شبیه­سازی بعد از عملیات مذکور نشان داد که فاکتور­های P به 8/0 و فاکتور C  به 31/0 خواهد رسید لذا میزان متوسط فرسایش بعد از عملیات اصلاح و احیاء نیز به 34 تن در هکتار در سال کاهش خواهد یافت که معادل کاهش 3/33 درصدی میزان فرسایش خواهد بود که این امر نشان دهنده اهمیت عملیلات اصلاح و احیاء در مراتع می­باشد.

کلمات کلیدی: فرسایش خاک، مدل RUSLE، GIS، طرح مرتعداری، عملیات اصلاح

فهرست مطالب

عنوان                                                          شماره صحفه

فصل اول – مقدمه و کلیات…………………………..1

1-1- مقدمه.. 2

1-2- ضرورت تحقیق.. 4

1-3- فرضیات پژوهش…. 7

1-4- اهداف پژوهش…. 7

1-5- تعاریف و مفاهیم.. 7

1-5-1- فرسایش…. 7

1-5-2- فرایند تخریب… 8

1-5-3- اهمیت مطالعه فرسایش…. 9

1-5-4- تقسیم بندی فرسایش…. 10

1-5-5- انواع فرسایش…. 10

1-5-6- برآورد فرسایش خاک و تولید رسوب… 11

1-5-6-1- روش های اندازه گیری مستقیم فرسایش خاک… . ..11

1-5-6-2- روش های اندازه گیری غیر مستقیم فرسایش خاک… 12

1-5-7- مدلهای برآورد فرسایش و رسوب… 12

1-5-8- انواع مدلهای برآورد فرسایش و رسوب… 12

1-5-9- سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS). 12

1-5-10- سنجش از دور (RS) 13

1-5-11- شاخص گیاهی تفاضل نرمال شده NDVI. 14

1-5-12- مشخصات ماهواره LANDSAT.. 14

1-5-13- مرتعکاری.. 15

1-5-14- بذركاری.. 15

1-5-15- کپه­کاری.. 16

1-5-16- میانکاری.. 16

1-5-17- کشت نواری.. 17

1-5-18- تراس­بندی.. 17

1-5-19- کشت روی خطوط تراز. 18

بررسی منابع ………………………19

2-1- مقدمه. 20

2-2- پیشینه تحقیق در داخل کشور. 20

2-3- پیشینه تحقیق در خارج از کشور. 23

2-4- جمع بندی پیشینه تحقیق.. 26

مواد و روش­ها………………………………28

3-1- مشخصات منطقه مورد مطالعه. 29

3-1-1- زمین شناسی.. 30

3-1-2- ارتفاع. 30

3-1-3- شیب… 31

3-1-4- جهت شیب… 32

3-1-5- اقلیم.. 33

3-1-6- پوشش گیاهی.. 34

3-2- منابع داده ­ها 35

3-2-1 جمع آوری داده های مورد نیاز. 35

3-3- روش تحقیق.. 36

3-3-1  تهیه لایه ­های اطلاعاتی از داده های زمینی با بهره گرفتن از Arc GIS. 36

3-3-2- برداشت میدانی.. 37

3-3-3- ارزیابی فرسایش خاک با مدل RUSLE.. 37

-3-3-1 ساختار معادله اصلاح شده جهانی تلفات خاک (RUSLE). 38

3-3-3-2 فاکتور فرسایندگی باران ®. 39

3-3-3-3- فاکتور فرسایشپذیری خاک (K). 39

3-3-3-4- فاکتورهای توپوگرافی L و S. 40

3-3-3-5- فاکتور مدیریت پوشش گیاهی ©. 41

3-3-3-6- فاکتور عملیات حفاظتی (P). 42

3-3-3-7- بررسی و تهیه نقشه هدر رفت خاک با بهره گرفتن از مدل RUSLE.. 42

3-3-4- مکانیابی مناطق مناسب برای عملیات اصلاح و احیاء. 43

3-3-5- مکانیابی مناطق مناسب برای عملیات حفاظت آب و خاک… 49

3-3-6- اثر عملیات اصلاح و احیاء پیشنهادی بر میزان فرسایش…. .50

نتایج………………………….52

4-1- برآورد میزان فرسایش خاک… 53

4-1-1- فاکتور فرسایندگی باران R.. 53

4-1-2- فاکتور فرسایش پذیری خاک K.. 54

4-1-3- فاکتورهای توپوگرافی L و S. 55

4-1-4- فاکتور مدیریت پوشش اراضی C.. 56

4-1-5- فاکتور عملیات حفاظتی خاک P. 56

4-1-6- تهیه نقشه فرسایش با بهره گرفتن از معادله اصلاح شده فرسایش خاک… 57

4-1-7- نقشه خطر فرسایش منطقه. 58

4-2-1- مدل پیشنهادی مناطق مناسب بذرکاری.. 61

4-2-2- مدل پیشنهادی مناطق مناسب برای میانکاری.. 62

4-2-3- مدل پیشنهادی مناطق مناسب برای عملیات کپه کاری.. 62

4-3- فاکتور عملیات حفاظتی (P). 64

4-3-1 نتایج حاصل از پیش بینی مقادیر فاکتور C.. 66

4-4- پیش ­بینی میزان هدررفت خاک… 66

بحث و نتیجه ­گیری………………………….69

5-1- معادله اصلاح شده جهانی تلفات خاک RUSLE.. 70

5-2- اثر اصلاح و احیاء مراتع بر میزان فرسایش…. 72

5-3- جمع­ بندی.. 74

5-4- پیشنهادها 76

1-1-    مقدمه

مراتع اكوسیستم­­های طبیعی هستند كه دارای پوششی از گیاهان مرتعی بومی و مناسب چرای دام می­باشند. این اراضی بالغ بر 43 درصد خشكی­های زمین و حدود 54 درصد از سطح كشور را در بر گرفته­اند (مصداقی، 1377). در زمان­های گذشته مراتع ایران با مشكلات كمتری روبرو بود، چراکه از یک طرف تعداد دام­ها كمتر و سطح مراتع به نسبت بیشتر بود و از سوی دیگر با مالكیت فردی و گروهی حاكم بر آنها، سعی در حفظ مراتع شده بود، لذا طی هزاران سال گذشته تخریب در مراتع، محدود به قطع درختان، درختچه­ها و بوته­ها بوده است (مقدم، 1384).

براساس نقشه­های تهیه شده از تصاویر ماهواره­ای در سال 1385 که توسط دفتر مهندسی سازمان جنگل­ها، مراتع و آبخیزداری کشور تهیه شد، مساحت مراتع کشور حدود 85 میلیون هکتار برآورد گردید. که این مقدار قسمت اعظم مساحت کشور را تشکیل مى دهد و نحوه صحیح بهره بردارى، نگهدارى و احیاى این بخش کاملا ضرورى است زیرا در راستاى توسعه پایدار کشور بایستى به پتانسیل­هاى موجود در این عرصه توجه کافى به عمل آید. به عبارت دیگر مدیریت اصولى مراتع کشور به لحاظ اینکه قسمت اعظم مساحت کشور را تشکیل مى دهند مساله اى کاملاً ضرورى است (لطف اناری، 1388). مطالعات مدیریت مرتع در اواخر قرن نوزدهم در آمریکا انجام شد (اسمیت[1]، 1990). اولین مطالعه تحقیقاتی نیز در سال 1890 در تگزاس انجام شدکه نتایج آن درسال 1902 منتشر شد (بنت لی[2] ، 1902). از سال1950  اصول مرتعداری از کشور آمریکا به سایر کشورها انتقال یافت (هولچک[3]و همکاران، 1989). تحقیقات مربوط به مرتع در ایران نیز از سال 1340 و با همکاری دفتر عمران سازمان ملل شروع شد (قره داغی، 1377).در ایران، مراتع بیشترین گستردگی را در میان اكوسیستمهای طبیعی دیگر دارند (مقدم، 1384). واقعیت این است كه بیشتر مناطق مرتعی كشور به علت مدیریت و بهره ­برداری نادرست در گذشته و حال با تغییر در وضعیت و گرایش پوشش گیاهی و تخریب خاك مواجه بوده كه كاهش تولید علوفه و تولیدات دامی را در پی دارد (آذرنیوند و زارع چاهوکی، 1387). جلوگیری از تخریب بیشتر این اكوسیستم­های با ارزش و تلاش جهت احیاء مراتع تخریب یافته بخش مهمی از فعالیت­های مدیران مرتع می­باشد. این كار با انجام عملیات احیاء پوشش گیاهی به صورت تلفیقی از روش­های بیولوژیكی و مكانیكی انجام می­ شود (جنگجو، 1388). اولین قدم در راه اصلاح و مدیریت مناسب بر مراتع را می­توان اصلاح و بهره ­برداری صحیح از مراتع در قالب طرح­های منابع طبیعی و مرتعداری دانست (دهقان، 1373). قسمت ­های وسیعی از مراتع ایران نیازمند مناسبترین و سریعترین روش تهیه و تلفیق اطلاعات جهت برنامه ­ریزی و طراحی برنامه ­های فعلی و آتی می­باشد و ارزیابی قابلیت و مدیریت مراتع کشور نیاز به روشی توانا، پویا و کم هزینه دارد (غروی، 1365)

در پروژه­ های اصلاح و احیاء هدف بهبود تركیب و مقدار پوشش گیاهی مرغوب در منطقه جهت حفظ آب، خاك و كاهش فرسایش خاك و در نهایت افزایش تولید علوفه و بهبود وضعیت اقتصادی و اجتماعی بهره­برداران است (دهقان، 1389). احیا در مفهوم خاص به مجموعه فعالیت­هایی گفته میشود كه اكوسیستم را به شرایط پیشین یا شرایط قبل از تخریب برمی­گرداند. در این رابطه احیای بیولوژیكی یكی از روش­های احیایی است كه در حال حاضر در مراتع و حوزه های آبخیز به منظور حفاظت آب و خاك انجام میشود و روش­های متداول آن شامل كپه­كاری، بذرپاشی، بذركاری یا نهالكاری به همراه انجام قرق و مدیریت چرا می­باشد (مقدم، 1384).

از طرف دیگر فرسایش خاک نیز یک مشکل جهانی بوده که به طور جدی منابع آب و خاک را تهدید کرده (کوینگ دنگ[4]، همکاران، 2008). و در اراضی کشاورزی به عنوان یک مشکل زیست محیطی جهانی شناخته می شود (زازو و پلگوزوالو[5]، 2008). فرسایش و پیامدهای ناشی از آن، با تشدید بهره ­برداری انسان از طبیعت از اوایل قرن بیستم، اثرات منفی خود را بر اکوسیستم حیاتی وارد ساخته است. اثرات منفی ناشی از دخالت بشر یا فرسایش تشدیدی، نه تنها در محل وقوع خود، در حو ضه­ها و اراضی زراعی به صورت کاهش توان تولیدی و تخریب خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاك بروز می­نماید، بلکه در محل خارج از وقوع آن به صورت انباشت بر روی اراضی مرغوب کشاورزی، مراتع، منابع ذخیره آب و کانال­های آبیاری و همچنین ایجاد آلودگی توسط رسوبات و فلزات سنگین و مواد شیمیایی همراه آن، امروزه بیش از هر زمان دیگری مشهود است (لای[6] و همکاران،1998). در مناطقی که خاکها کنترل نمی­ شود خاکها به تدریج فرسایش یافته و حاصلخیزی خود را از دست می­دهند، به طوریکه حدود 17 درصد کاهش تولید محصول در جهان به دلیل فرسایش خاک بوده است (آنجیما[7] و همکاران،2003). گزارش­ها نشان می­دهد که فرسایش آبی به عنوان