نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• حمید حسینی مرندی ¹
• حمیدرضا عباسی ²

¹ استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی،

² استادیار، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگل‌ها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

چکیده
سابقه و هدف
پدیده گردوغبار ناشی از ترکیب عوامل طبیعی و انسانی بوده و تأثیرات جدی بر سلامت، کشاورزی، حمل و نقل و منابع آبی دارد. معمولاً بادهایی با سرعت 6 تا 7 متر برثانیه ذرات ریز را از خاک‌های خشک جدا کرده و در ادامه بادهای شدید (حداقل با سرعت فراتر از 10 تا 15 متر برثانیه) می‌توانند منجر به تشکیل طوفان‌های گردوغبار شوند که این ذرات را تا کیلومترها جابه‌جا می‌کنند. به این ترتیب، گردوغبار به چالش محلی، منطقه‌ای و جهانی تبدیل شده است. در جنوب‌غربی ایران، میانگین روزهای گردوغباری در 50 سال گذشته بین 27 تا 75 روز بوده است. استان فارس، به دلیل موقعیت جغرافیایی و اقلیمی‌اش، تحت تأثیر منابع داخلی و خارجی گردوغبار قرار دارد. نوع کاربری اراضی و خشکسالی‌های متوالی ازجمله عوامل مؤثر در گسترش این پدیده هستند. با توجه به ویژگی‌های زمین‌شناسی استان فارس، خشک شدن تالاب‌ها و کاربری اراضی، زمین‌های کشاورزی کم بازده و دیم رها شده، پدیده گردوغبار در این منطقه اهمیت ویژه‌ای دارد. هدف این پژوهش بررسی پراکنش و معرفی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک سطحی مناطق مؤثر در تولید گردوغبار، از طریق بررسی اسناد و نقشه‌های هواشناسی، زمین‌شناسی، سنجش از دور، کاربری اراضی، بازدید میدانی و بررسی آزمایشگاهی و فراهم کردن زمینه‌ای برای طرح‌های مطالعات تکمیلی و برنامه‌های بیابان‌زدایی است.
مواد و روش‌ها
در این پژوهش، کانون‌های گردوغبار با استفاده از نقشه‌های مناطق بیابانی، زمین‌شناسی، کاربری اراضی و پوشش گیاهی در محیط GIS شناسایی و تفکیک شدند. سپس، نقاط نمونه‌برداری با روش شبکه‌بندی ۲×۲ کیلومتر بر روی این کانون‌ها تعیین گردیدند. از هر نقطه دو نمونه خاک برداشت شد: یک نمونه دو کیلوگرمی از عمق ۰ تا ۳۰ سانتی‌متری برای انجام آزمایش‌های فیزیکی و شیمیایی و یک نمونه بیست کیلوگرمی برای آزمایش فرسایش بادی تهیه شد. آزمایش‌های فیزیکی و شیمیایی شامل اندازه‌گیری pH، هدایت الکتریکی (EC)، ترکیبات یونی محلول، ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC)، درصد رطوبت اشباع (SP)، مقدار گچ و بافت خاک بود. همچنین، برای ارزیابی فرسایش بادی آزمایش تونل باد انجام شد. در نهایت، به‌منظور بررسی ارتباط ویژگی‌های خاک کانون‌ها با میزان فرسایش بادی، داده‌های حاصل از طریق نمودارها و جدول‌ها مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گرفتند.
نتایج
در استان فارس، پنج کانون اصلی گردوغبار شناسایی شد که شامل بختگان - نی‌ریز، مهارلو - سروستان، شهرپیر زرین‌دشت، دژگاه فراشبند و خنج - لارستان هستند. این کانون‌ها در مناطق مرکزی، خاوری و جنوبی استان قرار داشته و عمدتاً تحت تأثیر تخریب مراتع، خشکسالی و خشک شدن تالاب‌ها شکل گرفته‌اند. بررسی کاربری اراضی در این مناطق نشان داد که 65 درصد از اراضی را مراتع تخریب‌شده، 19 درصد را تالاب‌های خشک‌شده و 16 درصد را اراضی کشاورزی و دیم‌زارهای رهاشده تشکیل می‌دهند. مطالعه همبستگی بین بادبردگی خاک و پارامترهای شوری، اسیدیته، سدیم، ماده  آلی و بافت خاک (ماسه، سیلت، رس) نشان می‌دهد که همبستگی بادبردگی با شوری در کل نمونه‌ها و نمونه‌های شور ضعیف است، اما در نمونه‌های غیر شور، همبستگی مثبت و قابل‌توجه (66/7 درصد) وجود دارد. همبستگی بادبردگی با درصد ماسه خاک مثبت و قابل‌توجه است، در حالی که با درصد سیلت و رس منفی است. آستانه سرعت فرسایش بادی در این کانون‌ها بین 8 تا 10 متر بر ثانیه اندازه‌گیری شد. همچنین، همبستگی بین شدت فرسایش و افزایش سرعت باد در اغلب این مناطق بین 80 تا 99 درصد بود که نشان‌دهنده حساسیت بالای آنها به تغییرات جوی و افزایش سرعت باد است. آزمایش‌های تونل باد نشان داد که بیشترین میزان بادبردگی در دژگاه فراشبند رخ داده است، به‌طوری‌که در سرعت 25 متر بر ثانیه، میزان بادبردگی به 76/15 کیلوگرم بر مترمربع در دقیقه رسید. ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک در این کانون‌ها نشان داد که بافت خاک عمدتاً شامل لوم، لوم ماسه‌ای و ماسه لوم است. میزان pH خاک بین 5/7 تا 5/8 و هدایت الکتریکی (ECe) بین 41/0 تا 7/ 157 دسی‌زیمنس بر متر متغیر بود.
بحث
مطالعه انجام‌شده نشان می‌دهد که سرعت آستانه فرسایش بادی در مناطق مختلف، به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک بستگی دارد. در مناطقی که خاک سطحی بافت سبک‌تری دارد و درصد ماسه بیش از ۷۰ درصد و مقدار سیلت بالاتر است (مانند کانون دژگاه فراشبند)، نیروی کمتری برای شروع فرسایش بادی و جابه‌جایی ذرات خاک لازم است، یعنی سرعت آستانه فرسایش بادی پایین‌تر است. بعکس، در مناطقی که درصد رس بیشتر و درصد سیلت کمتر است (مانند بخش‌هایی از کفه‌های خنج و لارستان و کانون شهر‌پیر زرین‌دشت)، برای آغاز فرسایش بادی به سرعت باد بیشتری نیاز است. سرعت آستانه فرسایش بادی در کلیه کانون‌های مورد بررسی بین ۷ تا ۱۰ متر بر ثانیه اندازه‌گیری شده است. کانون دژگاه فراشبند به دلیل خاک سبک و ماسه‌ای، بیشترین تولید گردوغبار را دارد، در حالی که کانون شهر‌پیر زرین‌دشت به دلیل بافت سنگین‌تر خاک، مقاومت بیشتری در برابر فرسایش بادی از خود نشان می‌دهد. همچنین، در مناطقی با شوری بالا، چسبندگی ذرات خاک کاهش یافته و سرعت آستانه فرسایش بادی می‌تواند پایین‌تر باشد. این بررسی نشان می‌دهد که میزان شوری، pH و میزان مواد آلی خاک می‌توانند بر سرعت آستانه  فرسایش بادی و تولید گردوغبار تأثیر بگذارند.
نتیجه‌گیری
کانون‌های گردوغبار در استان فارس، شامل نی‌ریز- بختگان، مهارلو - سروستان، شهرپیر زرین‌دشت، دژگاه فراشبند و خنج-لارستان، تحت تأثیر ترکیبی از عوامل محیطی قرار دارند. مهمترین این عوامل شامل خشک‌شدن تالاب‌ها (به‌ویژه بختگان، آباده طشک و مهارلو)، تخریب گسترده مراتع و ویژگی‌های نامطلوب خاک ازجمله بافت لومی، شوری بالا و فقر کربن آلی می‌باشند. اگرچه سرعت بالای باد (آستانه فرسایش 8 تا 10 متر بر ثانیه) نقش کلیدی در فرسایش این مناطق ایفا می‌کند، اما میزان بادبردگی و تولید گردوغبار به‌طور قابل توجهی تحت تأثیر بافت خاک و درصد رس و سیلت موجود در آن قرار دارد. به عنوان مثال، کانون شهرپیر زرین‌دشت به دلیل بافت ریزدانه خاک، فرسایش کمتری را نشان می‌دهد. بنابراین، مدیریت جامع و هدفمند این مناطق، با تمرکز بر احیای تالاب‌ها، بهبود پوشش گیاهی و اصلاح خاک، برای کاهش اثرهای مخرب گردوغبار ضروریست.
 

کلیدواژه‌ها

• اراضی دیم
• بیابان
• طوفان
• فرسایش بادی
• مراتع
• مناطق خشک

عنوان مقاله [English]

Distribution, Land Use and Soil Characteristics of Dust Producing Sources in Fars Province

نویسندگان [English]

• hamid Hosseinimarandi ¹
• Hamidreza Abbasi ²

¹ Assistant Professor, Soil Protection and Watershed Management Department, Fars Agricultural and Natural Resources Research and Education Center

² Assistant Professor, Desert Research Division, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

چکیده [English]

Abstract
Background and objective
The phenomenon of dust storms results from a combination of natural and human-induced factors and has serious impacts on health, agriculture, transportation, and water resources. Strong winds can detach fine particles from dry soils, leading to the formation of dust storms that transport these particles over long distances. Consequently, dust storms have become a local, regional, and global challenge. In southwestern Iran, the average number of dusty days over the past 50 years has ranged between 27 and 75 days per year. Due to its geographical and climatic conditions, Fars Province is affected by both internal and external dust sources. Land-use changes, consecutive droughts, and geological characteristics are among the key factors contributing to the expansion of this phenomenon. Considering the geological conditions of Fars Province, the presence of abandoned agricultural lands, the drying of wetlands, and land-use changes, the dust phenomenon holds particular significance. The objective of this study is to examine the distribution and introduce the physicochemical properties of surface soils in dust-producing areas through the analysis of land-use documents, meteorological and geological data, remote sensing, field visits, and laboratory investigations. Additionally, this research aims to provide a foundation for further studies and desertification control projects.
Materials and methods
In this study, dust source areas were identified and classified using maps of desert regions, geology, land use, and vegetation cover within a GIS environment. Sampling points were then determined using a 2×2 km grid method over these source areas. Two soil samples were collected from each point: a 2-kg sample from the 0 to 30 cm depth for physicochemical tests and a 20-kg sample for wind erosion testing. The physicochemical tests included measuring pH, electrical conductivity (ECe), ionic compositions, cation exchange capacity (CEC), saturated moisture percentage (SP), gypsum content, and soil texture. Additionally, a wind tunnel test was conducted to evaluate wind erosion. Finally, to examine the relationship between soil properties of the source areas and wind erosion, the data obtained were analyzed using charts and tables.
Results
Five major dust source areas have been identified in Fars Province, including Bakhtegan-Neyriz, Maharloo-Sarvestan, Shahrpir-Zarindasht, Dezhgah-Farashband, and Khonj-Larestan. These dust hotspots are located in the central, eastern, and southern parts of the province and are primarily affected by rangeland degradation, drought, and wetland desiccation. Land-use analysis in these areas indicates that 65% of the land consists of degraded rangelands, 19% comprises dried wetlands, and 16% includes abandoned agricultural lands and rainfed farms. The threshold wind erosion speed in these hotspots ranges between 8 and 10 meters per second. Moreover, the correlation between erosion intensity and increasing wind speed in most of these areas is between 80% and 99%, highlighting their high sensitivity to atmospheric changes and rising wind speeds.
Wind tunnel experiments indicate that the highest wind erosion occurred in Dezhgah-Farashband, where at a wind speed of 25 meters per second, the erosion rate reached 15.76 kg per square meter per minute. The soil texture in these dust source areas mainly consists of loam, sandy loam, and loamy sand. The soil pH varies between 7.5 and 8.5, while electrical conductivity ranges from 0.41 to 157.7 dS/m. A correlation study between soil wind erosion and parameters such as salinity, acidity, sodium content, organic matter, and soil texture (sand, silt, clay) indicates a weak correlation between wind erosion and salinity, particularly in saline soils. However, in non-saline soils, a positive and significant correlation (66.7%) exists. Conversely, a positive and significant correlation is observed between wind erosion and sand content, while a negative correlation is found with silt and clay content.
Discussion
The study reveals that the wind erosion threshold velocity varies across different locations, primarily depending on the physical and chemical properties of the soil. In areas with coarser soil textures, and relatively higher silt proportions (e.g., the Dezhgah-Farashband dust resources), a lower wind speed is required to initiate wind erosion and transport soil particles; thus, the threshold wind erosion velocity is lower. Conversely, in areas with higher clay content and lower silt content (e.g., parts of the Khonj - Larestan and the Shahrpir-Zarindasht dust resources), a higher wind speed is necessary to initiate wind erosion. The wind erosion threshold velocity across all study ranged from 7 to 10 meters per second. The Dejgah-Farashband dust resource exhibits the highest dust production due to its soil composition. Conversely, the Shahrpir-Zarindasht dust resource is more resistant to wind erosion due to its heavier soil texture. Furthermore, increased soil salinity reduces particle cohesion, potentially lowering the wind erosion threshold velocity. This study indicates that soil salinity, pH, and organic matter content can influence both the wind erosion threshold velocity and dust production.
Conclusion
The dust hotspots in Fars Province, including Neyriz-Bakhtegan, Maharloo-Sarvestan, Shahrpir-Zarindasht, Dezhgah-Farashband, and Khonj-Larestan, are influenced by a combination of environmental factors. The most significant of these include the drying of wetlands (particularly Bakhtegan, Abadeh Tashk, and Maharloo), extensive rangeland degradation, and unfavorable soil characteristics such as loamy texture, high salinity, and low organic carbon content. Although high wind speeds (with an erosion threshold of 8 to 10 m/s) play a crucial role in erosion within these areas, the extent of windborne sediment transport and dust production is significantly influenced by soil texture and the percentage of clay and silt. For instance, the Shahrpir-Zarindasht hotspot exhibits lower erosion due to its fine-grained soil texture. Therefore, a comprehensive and targeted management approach, focusing on wetland restoration, vegetation improvement, and soil rehabilitation, is essential to mitigate the adverse impacts of dust storms.
 

کلیدواژه‌ها [English]

• Arid Regions
• Desert
• Dryland Farming
• Rangelands
• Storm
• Wind Erosion