تعیین حساسیت رسوبات دریاچه‌ای به فرسایش بادی و نقش آن در ایجاد گردوغبار (مطالعه موردی: دریاچه خشک‌شده پریشان، استان فارس)

نوع مقاله : علمی -پژوهشی

نویسندگان

گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، البرز، ایران

10.29252/esrj.12.1.114

چکیده

هدف از این پژوهش بررسی رسوبات دریاچه پریشان و نقش آن در وقوع پدیده گرد­و­غبار می­باشد. بدین ‌منظور 24 نمونه خاک سطحی از بستر دریاچه و 9 نمونه خاک از اراضی کشاورزی اطراف آن جمع‌آوری و خصوصیات فیزیکی و شیمیایی نمونه‌ها اندازه­گیری شد. دانه­بندی نمونه‌ها به روش الک خشک با 5 طبقه روزنه­ای، بافت خاک به روش هیدرومتری بایکاس تعیین و درصد رطوبت اشباع، درصد گچ، درصد آهک، سدیم تبادلی، کلسیم و منیزیم تبادلی، pH و EC برای هر یک از نمونه‌های خاک اندازه‌گیری شد. نتایج نشان داد بافت خاک نمونه‌های کشاورزی و دریاچه تقریباً مشابه بوده و در تمامی نمونه­ها ماسه بیشترین درصد، و به­طور میانگین 62% مواد تخریبی رسوبات دریاچه را تشکیل می‌دهد. درصد رطوبت اشباع در تمامی نمونه­ها بیشتر از 50 و قلیائیت نمونه­های سطح دریاچه بیشتر از نمونه­های کشاورزی است. مورفومتری نمونه‌های برداشت‌شده از سطح دریاچه و زمین­های کشاورزی با استفاده از نرم­افزار G.R.Graph تعیین گردید. مقدار میانه و میانگین تقریباً مشابه هم بوده که علت آن نزدیکی به منشأ و مسافت حمل‌ونقل کمتر می‌باشد. ذرات دارای جور شدگی خیلی ضعیف، نامرتب و چولگی زیاد به سمت ذرات درشت‌دانه می­باشند. عوامل مؤثر در فرسایش بادی شامل فرسایندگی باد و فرسایش‌پذیری خاک می‌باشد، بررسی نتایج آزمایشگاه خاک نشان می­دهد که خاک منطقه نسبت به فرسایش­پذیری در برابر باد مقاوم است. نکته مهمی که از بررسی بادهای منطقه حاصل می­شود این است که سرعت بادهای غالب منطقه با بیشترین فراوانی کمتر از 5/3 متر بر ثانیه است و نقش مؤثری در جابه­جایی ذرات خاک از سطح دریاچه ندارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Determination of lake sediments susceptibility to wind erosion and its role in dust formation (Parishan lake, Fars province)

نویسندگان [English]

  • Effat Karami
  • Gholamreza Zehtabian
  • Hassan Khosravi
  • Tayebeh Mesbahzadeh
  • Salman Zareh
  • Maliheh Behrang Manesh
Department of Arid and Mountainous Regions Reclamation, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Alborz, Iran
چکیده [English]

Extended abstract
Introduction
Soil erosion is a widespread environmental problem threatening environmental sustainability. It is one of the significant factors in both water and wind erosion. Understanding the physical and chemical characteristics of lakes and wetlands sediments is essential to study sedimentology and erosion. Drying up the wetlands around the world is one of the worst experiences of human life that has had many adverse effects. Large wetlands are drying because of changes in water use patterns, due to land-use changes and water constraints due to climate changes.
Methodology
Systematic random sampling was carried out from lake sediments. Then the texture of deposits was determined using triangle soil texture. The velocity and direction of the dominant and erosive winds were determined by drawing the wind and storm rose. Thirty-three soil samples were taken from the lake surface and the agricultural lands around the lake by random sampling from 0-30 cm depth, and the location of each sample was recorded using GPS. Sorting was done by dry sift technique. GR graph 3.0 software was used to determine sedimentological indices such as Median Diameter, Median, Kurtesis, and Skewness of the samples.
According to Kazeroon synoptic station's wind data, the wind condition of the area was studied in the form of a wind rose. The erosion rate threshold of the lake surface sediments is needed to calculate the storm rose. For this purpose, wind data from the study area and sampling were used to determine the wind erosion threshold velocity, based on soil properties and experimental formula.
Results
The soil texture results showed that the sand had the highest percentage of material degradation in all samples, and the average sand content of lake sediments was about 62%. Clay and silt are less abundant, respectively. Soil texture in the study area was almost similar to agricultural land and the lake area, only with slight changes in texture due to increasing treatment intervals. According to the soil chemical analysis results, the electrical conductivity of all samples taken from the study area was less than four dSm-1 indicating that the soil was ordinary. Soil sodium content was low, thereby increasing aggregate resistance to dissemination and making the soil more resistant. In all samples, saturated moisture content was more than 50%, having high moisture content, resulting in fine particle adhesion.
Based on the Kazerun station results, the frequency numbers of distribution of the annual wind class show that 50.97% of the winds are calm, and 49% of the winds have direction and velocity. The direction of the prevailing wind is westward. The Kazerun station annual storm results (2006-2016) show that 99.8% of the winds are calm, and only 0.2% of the winds have direction and velocity. This value is not visible in the flowchart diagram of the storm rose, so they can be ignored.
Discussion & Conclusions
Parishan Lake is one of several lakes in Iran that has dried up in recent years. In this study, we tried to show whether this event as a dust storm source, can be an environmental threat for residents living in urban and rural areas around the lake. The results showed that the sand had the highest percentage of material degradation in all samples. Therefore, due to the low abundance of silt particles in Parishan Lake's sediments, lake sediments cannot be considered a potential origin for Iran's dust storm. According to the samples taken from the Lake Surface and agricultural land, the calculated morphometric values showed that the particles have irregular Kurtesis and a high skewness towards coarse grains. The results of soil physical and chemical property analysis show that the soil is resistant to wind erosion. The important thing to conclude from the wind rose is that the prevailing winds of the region are located in the classes of velocities less than 3.5 m/s, which do not play a major role in generating dust storms, which are more abundant in the basin. The problem does not threaten the rural areas around the lake and the city of Kazerun in terms of dust. If the dust is observed a few days a year, it may be due to external sources.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dry Sift
  • Sediment Sorting
  • Parishan Lake
  • Wind rose
  • G.R.Graph Software
-اختصاصی، م. و عظیم زاده، ح.، 1391. بررسی شاخص­های دانه­بندی خاک با استفاده از دو روش الک­تر و خشک در مطالعات فرسایش آبی و بادی (مطالعه موردی: رسوبات دشت‌سر پوشیده یزد)، فصلنامه علمی - پژوهشی خشک بوم، جلد 2، شماره 2، ص 1-2.
-امیدوار، ک. و امیدی، ز.، 1392. تحلیل پدیده گردوغبار در جنوب و مرکز استان فارس، کاوش­های جغرافیایی مناطق بیابانی، جلد 1، شماره 3، ص 85-114.
-اویسی، ق.، 1393. بررسی و ارزیابی اثرات زیست‌محیطی تالاب هامون بر منطقه سیستان، اولین همایش ملی ارزیابی مدیریت و آمایش محیط زیستی در ایران، همدان، انجمن ارزیابان محیط‌زیست هگمتانه، مرکز توسعه همایش‌های آریا هگمتان.
-بیابانی، ل.، احمدی، ح.، خسروی، ح.، نظری سامانی، ع. و لفی، ج.، 1397. کاربرد ویژگی‌های رسوب‌شناسی برای تعیین منشأ تپه‌های ماسه‌ای حاشیه غربی دریاچه ارومیه، مدیریت بیابان، جلد 6، شماره 11، ص 82-98.
-جلالی، ب. و عاشری، الف.، 1392. اکو توریسم در راستای حفاظت از تالاب‌ها و اکوسیستم‌های آبی با تأکید بر مدل SWOT، اولین همایش حفاظت از تالاب‌ها و اکوسیستم‌های آبی ایران، همدان، شرکت هم‌اندیشان محیط‌زیست فردا.
-رفاهی، ح.ق.، 1391. فرسایش بادی و کنترل آن، چاپ ششم، انتشارات دانشگاه تهران، 320 ص.
-صادق پناهی، ز.، 1387. مرگ تدریجی تالاب پریشان، اولین همایش منطقه‌ای اکوسیستم‌های آبی داخلی ایران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد بوشهر.
-صارمی نائینی، م.ع.، اختصاصی، م.ر. و صارمی نائینی، ع.، 1384. طراحی نرم‌افزار دانه سنج GRgraph2.0 به‌منظور محاسبه شاخص‌های دانه‌بندی رسوبات بادی، مجموعه مقالات اولین همایش ملی فرسایش بادی.
-عباس پور، م.، عابدی، ز.، احمدیان، م. و ظفری، ف.، 1392. ارزش‌گذاری اقتصادی کارکردهای بازاری منابع زیست‌محیطی دریاچه ارژن - پریشان با تأکید بر گونه‌های آبزی، فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، جلد 15، شماره 1، ص 79-93.
-عظیم زاده، ح. و اختصاصی، م.، 1391. فرسایش بادی: بررسی تأثیر ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در سرعت آستانه فرسایش بادی (مطالعه موردی: دشت یزد-اردکان)، مجله منابع طبیعی ایران، جلد 57، شماره 2، ص ۵۳-۷۱.
-فرج زاده اصل، م. و علیزاده، خ.، 1390. تحلیل زمانی و مکانی طوفان‌های گردوغبار در ایران، مجله مدرس علوم انسانی برنامه‌ریزی و آمایش فضا، جلد 15، شماره 1، ص 1-20.
-فیض نیا، س.، 1387. رسوب‌شناسی کاربردی با تأکید بر فرسایش خاک و تولید رسوب، چاپ اول، انتشارات دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 356 ص.
-کاظمی، م.، فیض نیا، س.، خسروی، ح.، مصباح، ح. و شهبازی، ر.، 1395. بررسی شاخص­های رسوب­شناسی و طبقه­بندی رسوبات بستر دریاچه مهار لو برای تعیین حساسیت آن به فرسایش بادی، فصلنامه علمی-پژوهشی تحقیقات مرتع و بیابان ایران، جلد 24، شماره 4، ص 815-828.
-گنجی دوست، ح.، آیتی، ب.، خارا، ح.، خداپرست شریفی، ح.، اکبر زاده، ا.، احمدزاده لایقی، ت.، نظامی بلوچی، ش. و زلفی نژاد، ک.، 1388. بررسی محیط‌زیست تالاب سیاه کشیم، علوم محیطی، جلد 6، شماره 3، ص 117-132.
-محمدی، ع.، 1389. رسوب‌شناسی و ژئوشیمی نهشته‌های پلایای جازموریان، فصلنامه خشک بوم، جلد 1، شماره 1، ص 68-79.
-ملائی رنانی، م.، بشری، ح.، بصیری، م. و مصدقی، م.ر.، 1393. ارزیابی پایداری ساختمان خاک به ‌روش الک تر در برخی از مکان‌های مرتعی استان اصفهان، مجله علوم آب‌وخاک، جلد 18، شماره 70، ص ۱۲۱-۱۳۳.
-نوجوان بشنیغان، م.ر.، 1395. منشآیابی رسوبات جنوب میبد، فصلنامه علمی پژوهشی جغرافیا (برنامه­ریزی منطقه‌ای)، جلد 6، شماره 4، ص 155-164.
 
 
 
-Ahmady-Birgani, H., Mirnejad, H., Feiznia, S. and McQueen, K.G., 2015. Mineralogy and geochemistry of atmospheric particulates in western Iran, Atmos. Environ, v. 119, p. 262-272.
-Bagnold, R.A., 2012. The physics of blown sand and desert dunes, Courier Corporation.
-Bolte, K., Hartmann, P., Fleige, H. and Horn, R., 2011. Determination of critical soil water content and matric potential for wind erosion, Soil Sediments, v. 11, p. 209-220.
-Bryant, R.G., 2003. Monitoring hydrologic controls on dust emissions: preliminary observations from Etosha Pan, Namibia, The Geographic Journal, v. 169, p. 131-141.
-Bouyoucos, G.J., 1962. Hydrometer method improved for making particle size analyses of soils 1. Agronomy journal, v. 54(5), p. 464-465.
-De Oro, L.A., Colazo, J.C., Avecilla, F., Buschiazzo, D.E. and Asensio, C., 2019. Relative soil water content as a factor for wind erodibility in soils with different texture and aggregation, Aeolian Research, v. 37, p. 25-31.
-Engelstaedter, S., Kohfeld, K.E., Tegen, I. and Harrison, S.P., 2003. Controls of dust emissions by vegetation and topographic depressions: An evaluation using dust storm frequency data, Geophysical Research Letters, v. 30(6), p. 1-27.
-FAO. FIDA y PMA, 2015. El estado de la inseguridad alimentaria en el mundo 2015, Cumplimiento de los objetivos internacionales para 2015 en relación con el hambre: balance de los desiguales progresos, Roma, FAO.
-Fécan, F., Marticorena, B. and Bergametti, G., 1998. Parametrization of the increase of the Aeolian erosion threshold wind friction velocity due to soil moisture for arid and semi-arid areas. In Annales Geophysicae, v. 17(1), p. 149-157.
-GAO, Ch., Wei, Ch., Zhang, L., Han, D., Liu, H., Yu, X. and Wang, G., 2019. Historical (1880s–2000s) impact of wind erosion on wetland patches in semi-arid regions: A case study in the western Songnen Plain (China), Aeolian Research, v. 38, p. 13-23.
-Gee, G.W. and Bauder, J.W., 1986. Particle‐size analysis. Methods of soil analysis: Part 1 Physical and mineralogical methods, v. 5, p. 383-411.
-Jiang, Ch., Zhang, H., Zhang, Zh. and Wang, D., 2019. Model-based assessment soil loss by wind and water erosion in China's Loess Plateau: Dynamic change, conservation effectiveness, and strategies for sustainable restoration, Global and Planetary Change, v. 172, p. 396-413.
-KarimianTorghabeh, A., Pradhan, B. and Jahandar, A., 2019. Assessment of geochemical and Sedimentological characteristics of atmospheric dust in Shiraz, southwest Iran, Geoscience Frontiers.
-Kheirabadi, H., Mahmoodabadi, M., Jalali, V. and Naghavi, H., 2018. Sediment flux, wind erosion and net erosion influenced by soil bed length, wind velocity and aggregate size distribution, Geoderma, v. 326, p. 22-30.
-Li, F.R., Zhao, L.Y., Zhang, H., Zhang, T.H. and Shirato, Y., 2004. Wind erosion and airborne dust deposition in farmland during spring in the Horqin Sandy Land of eastern Inner Mongolia, China. Soil Tillage Res, v. 75, p. 121-130.
-Loeppert, R.H. and Suarez, D.L., 1996. Carbonate and gypsum, Methods of Soil Analysis: Part 3 Chemical Methods, v. 5, p. 437-474.
-Maleki, S., Soffianian, A.R., SoltaniKoupaei, S., Pourmanafi, S. and Saatchi, S., 2018. Wetland restoration prioritizing, a tool to reduce negative effects of drought; an application of multicriteria-spatial decision support system (MC-SDSS), Ecological Engineering, v. 112, p. 132-139.
-Mojadam, M., Matlabi, M., Haji, A., Cheraghi, M., Bitaraf, S. and Khafaie, M.A., 2018. Khuzestan dust phenomenon: a content analysis of most widely circulated newspapers, Environ. Sci. Pollut. Control Ser, p. 1-7.
-Nelson, R.E., 1982. Carbonate and gypsum. In A.L. Page (ed.) Methods of soil analysis. Part 2.2nd ed. Agron. Monogr. 9. ASA and SSSA, Madison, WI, p. 181-197.
-Organización de las Naciones Unidas para la Agricultura y la Alimentación (FAO), 2015. El estado de la inseguridad alimentaria en el mundo 2015: cumplimiento de los objetivos internacionales para 2015 en relación con el hambre: balance de los desiguales progresos.
-Prospero, J.M., Ginoux, P., Torres, O., Nicholson, S.E. and Gill, T.E., 2002. Environmental characterization of global sources of atmospheric soil dust identified with the NIMBUS 7 Total Ozone Mapping Sectrometer (TOMS) absorbing aerosol product, In Reviews of Geophysics, v. 40(1), p. 1-2.
-Rashki, A., Eriksson, P.G., Rautenbach, C.D.W., Kaskaoutis, D.G., Grote, W. and Dykstra, J., 2013. Assessment of chemical and mineralogical characteristics of airborne dust in the Sistan region, Iran, Chemosphere, v. 90, p. 227-236.
-Sharratt, B.S., Vaddella, V.K. and Feng, G., 2013. Threshold friction velocity influenced by wetness of soils within the Columbia Plateau, Aeolian Research, v. 9, p. 175-182.
-Sterk, G., Parigiani, J., Cittadini, E., Peters, P., Scholberg, J. and Peri, P., 2012. Aeolian sediment mass fluxes on a sandy soil in Central Patagoni, Catena, v. 95, p. 112-123.
-Torghabeh, A.K., Pradhan, B., Jahandar, A., 2019. Assessment of geochemical and Sedimentological characteristics of atmospheric dust in Shiraz, southwest Iran, Geoscience Frontiers.
-Washington, R., Todd, M., Middleton, N.J. and Goudie, A.S., 2003. Dust-storm source areas determined by the total ozone monitoring spectrometer and surface observations, Annals of the Association of American Geographers, v. 93(2), p. 297-313.
-Yigiterhan, O., Alfoldy, B.Z., Giamberini, M., Turner, J.C., Al-Ansari, E.S., Abdel-Moati, M.A. and Obbard, J.P., 2018. Geochemical composition of Aeolian dust and surface deposits from the Qatar Peninsula, Chemical Geology, v. 476, p. 24-45.
-Zamani, S. and Mahmoodabadi, M., 2013. Effect of particle-size distribution on wind erosion rate and soil erodibility, Archives of Agronomy and Soil Science, v. 59(12), p. 1743-1753.
-Zarasvandi, A., Carranza, E.J.M., Moore, F. and Rastmanesh, F., 2011. Spatio-temporal occurrences and mineralogical–geochemical characteristics of airborne dusts in Khuzestan Province (southwestern Iran), Journal of Geochemical Exploration, v. 111, p. 138-151.
-Zhang, B., Beck, R., Pan, Q., Zhao, M. and Hao, X., 2019. Soil physical and chemical properties in response to long-term cattle grazing on sloped rough fescue grassland in the foothills of the Rocky Mountains, Alberta. Geoderma, v. 346, p. 75-83.
-Zou, X., Zhang, C., Cheng, H., Kang, L., Wu, Y., 2015. Cogitation on developing a dynamic model of soil wind erosion, Science China Earth Sciences, v. 58, p. 462-473.