فرسایش

تعریف: کلمه فرسایش که در انگلیسی و فرانسه به آن اروژن و اروزیون(Erosion) می گویند از ریشه لاتین به معنای سائیدگی می باشد وعبارتست از سائیده شدن سطح زمین.

 به طور کلی فرسایش به فرآیندی گفته می شود که طی آن ذرات خاک از بستر اصلی خود جدا شده و به کمک یک عامل انتقال دهنده به مکانی دیگر حمل می شوند. در صورتی که عامل جداکننده ذرات از بستر و انتقال آنها به مکانی دیگر حمل می شود، آب باشد به آن فرسایش آبی گفته می شود. اگر عامل جدا کردن ذرات وانتقال آنها باد باشد فرسایش بادی واگر یخچال باشد فرسایش یخچالی نامیده می شود .

تعریف: کلمه فرسایش که در انگلیسی و فرانسه به آن اروژن و اروزیون(Erosion) می گویند از ریشه لاتین به معنای سائیدگی می باشد وعبارتست از سائیده شدن سطح زمین.

 به طور کلی فرسایش به فرآیندی گفته می شود که طی آن ذرات خاک از بستر اصلی خود جدا شده و به کمک یک عامل انتقال دهنده به مکانی دیگر حمل می شوند. در صورتی که عامل جداکننده ذرات از بستر و انتقال آنها به مکانی دیگر حمل می شود، آب باشد به آن فرسایش آبی گفته می شود. اگر عامل جدا کردن ذرات وانتقال آنها باد باشد فرسایش بادی واگر یخچال باشد فرسایش یخچالی نامیده می شود .

فرسایش پیوسته در حال انجام گرفتن بوده هست و در آینده نیز همچنان ادامه خواهد یافت.  سطح کره زمین مدام با پدیده هایی نظیر برافراشته شدن کوهها، عمیق تر وعریض تر شدن دره ها، عقب نشینی سواحل در نقطه ای و پیشروی آنها در نقطه دیگر، در حال تغییر است. وضعیت فیزیکی سطح کره زمین که ما امروز شاهد آن هستیم نتیجه یک شکل پذیری سریع و ناگهانی نبوده بلکه این وضعیت نتیجه تغییراتی است بدان حد آهسته که فقط بعد از گذشت قرن ها اثراتش قابل تشخیص می گردد.  فرسایش تنها یکی از جنبه های این پدیده تغییر دائمی است که لازمه تشکیل خاک های آبرفتی و سنگ های رسوبی است فعالیت های بشر به ندرت باعث کندی این پدیده می گردد بلکه در اغلب موارد سرعت آن را زیاد تر می کند.

تاریخچه مبارزه با فرسایش در جهان

فرسایش خاک از حدود7000 سال پیش سبب سقوط تمدن های بزرگ شده است.  در قرآن کریم به قوم سبا که رواناب های سطحی را کنترل می کردند وبا احداث سد، سیلاب ها راکنترل و موجب عمران  وآبادانی آن سرزمین شده بودند اشاره شده است،  البته این قوم به سبب نافرمانی از خدا و پیامبران و غفلت و غرور، مستوجب عذاب پروردگار الهی شدند. هم چنین در کتاب تورات نیز به خشک شدن نهر ها و وقوع قحطی اشاره شده است. ایرانیان و یونانیان باستان در نوشته های خود مطالبی در مورد فرسایش زمین بیان کرده اندبه طور مثال هخامنشیان آب را مظهر پاکی می دانستند و هر آن کس و چیزی را که عامل از بین رفتن آب و زمین زراعتی شود، پست می شمردند. افلاطون نیز اظهار میدارد که جاری شدن سیل و فرسایش به علت از بین رفتن پوشش گیاهی است.

 اکثر بررسی های امروزی در مورد فرسایش بعد از ساخت سد های مخزنی به منظور جلوگیری از رسوب آنها در کشور های غربی آغاز شده است. در قرن نوزده الیوت ودین از نخستین افرادی بودندکه به فرسایش خاک توجه کرده اند.  دراین زمینه بررسی هایی انجام دادند وانجام شخم عمیق ،کشت روی خطوط تراز وتراس بندی راتوصیه کردند.

اولین تحقیقات علمی در زمینه فرسایش خاک در بین سال های 1877 و1895 توسط ولنی دانشمند آلمانی انجام گرفت. این دانشمند اثر پوشش را در جلوگیری از برخورد باران با خاک بررسی نمود و به این نتیجه رسید که تاثیر عمده پوشش گیاهی خاک مربوط به خاصیت حفاظتی آن در برابر برخورد قطرات باران است. اوهمچنین تأثیر عوامل مختلف مانند پوشش گیاهی ، شیب زمین و نوع خاک را روی آب سطحی و فرسایش تحت مطالعه قرار داد.

 اولین آزمایش کمی در مورد فرسایش در سال 1915در ایالت یوتای آمریکا توسط سازمان جنگل ها انجام شد و سپس در سال 1917میلر درایالت میسوری آزمایش هایی مشابهی انجام داد و اولین آزمایش های کرتی را عرضه کرد. اونیز مانند ولنی دریافت که فرسایش رابطه مستقیمی با مقدار پوشش نباتی  خاک دارد.

دانشمندان عامل عمده فرسایش را روان آب سطحی می دانستند، بنابر این برای کاهش فرسایش با آبدوی مبارزه می کردند ولی در سال های اخیر این نظریه که ضربه قطرات باران نیز می تواند  فرساینده باشد مورد توجه قرار گرفت و در نتیجه عده ای از دانشمندان به طور جداگانه تاثیر فرساینده قطرات برروی خاک های لخت را مورد مطالعه قرار دادند. السون در سال 1944 در این زمینه مطالعات  مبسوطی انجام داد. او برای اولین بار متوجه شد که عامل اصلی فرسایش ضربه قطرات باران به خاک لخت  است. با کشف اثر ضربه قطرات باران محققین راه حل موفقیت آمیزی برای مبارزه با فرسایش به دست آوردند. روشن نبودن نقش قطرات باران در فرسایش یکی از دلایلی بودکه اقدامات بشر را در طی 7000 سال برای حفظ زمین در برابر فرسایش آبی با مشکل مواجه می ساخت.

اگر ملل باستانی به نقش قطرات باران برروی خاک های لخت آگاه بودند بی گمان زمین های متعلق به این تمدن ها کمتر آسیب می دیدند و امروزه تا این حد اراضی بایر و فرسوده وجود نداشت. بعد ها ویشمایر با به کار گیری تکنیک های پیشرفته برای تجزیه تحلیل داده ها و نتایج آزمایش های مزرعه ای توانست فرسایش را به طور کمی تعیین نماید.

 بعد از کشور های غربی به تدریج در سایر نقاط جهان نیز به مساله حفاظت خاک توجه شد برای نمونه در الجزایر موسسسه دی-آر- اس تاسیس شد. پس از ایجاد این موسسه ساکاردی پس از 5 سال بررسی توانست سیستم بانکت بندی را در شرایط محلی الجزایر پیاده کند. از روش دی – آر – اس الجزایر بعد ها در سایر کشورها از جمله مراکش، تونس، یوگسلاوی، ترکیه، ایران وفرانسه استفاده شد. از سال 1960 عده ای به ایران آمدند تا تکنیک فرانسوی- الجزایری احداث بانکت را در  احیای خاک به ایرانیان ارائه دهند.

به طور اجمال آغاز تحقیقات مدون فرسایش خاک به حدود90 سال پیش باز می گردد و قسمت اعظم تحقیقات عملی ومزرعه ای در 50 سال اخیر صورت صورت گرفته است مطالعات در مورد اثر ضربه قطرات باران در فرسایش از آن هم جدیدتر  است.

تاریخچه مبارزه با فرسایش در ایران

مبارزه با فرسایش خاک درایران قدمتی به عمر تمدن های قدیمی ایران دارد. وجود تراس های چندین هزار ساله و سازه های مهار آب وسیلاب همچون سدها نشان از توجه ایرانیان به جمع آوری ونگهداری واستفاده فنی از آن دارد. تقدس آب در ادوار گذشته توسعه روش های ایجاد قنات ومحافظت از تخریب آن یک وظیفه همگانی محسوب می شد، در این راستا وجود مکتوبات وآثار باستانی گذشتگان توجه به حفاظت آب وخاک را به ما آشکار می سازد.

در سال 1328 ادارات بررسی آب وخاک وحفظ منابع در وزارت کشاورزی تشکیل شد.اولین گزارش نسبتاً کامل در مورد فرسایش خاک و لزوم حفاظت آب و خاک در ایران  در سال 1337 توسط کارشناسان فائو به زبان انگلیسی تهیه ومنتشر شد. این کارشناسان پس از مطالعه خاک های مختلف ایران و تهیه گزارش، لزوم ایجاد موسسه ای به منظور حفاظت خاک را پیشنهاد کردند و در پی آن، در همان سال کمیته حفاظت خاک در سازمان جنگل ها به وجود آمد. در سال 1339 همزمان با شروع عملیات احداث سدهای بزرگ مخزنی بویژه سدکرج، متعاقب ارائه گزارش کارشناسان فائو ، خطر رسوبگذاری در مخازن این سدها مورد توجه قرار گرفت. در همین سال اولین برنامه آزمایشی حفــاظت خــاک در حوزه فرعی سیراچال ( بخشی ازحوزه سد آبخیزکرج) در مساحت 600 هکتار به اجراء در آمد. در سال 1346 بخش حفاظت خاک وآب در موسسه خاکشناسی دایر شد و به تدریج 5 ایستگاه حفاظت خاک وآب در استان های آذربایجان شرقی (تکمه داش)، آذربایجان غربی(حیدرلو)، گیلان(کوئین )، کردستان (خرکه) وچهار محال وبختیاری (دوتو)تأسیس گردید که مهمترین مطالعه آنها برای ذخیره رطوبت در دیمزار ها بوده است. سال 1347 دفتر فنی خاک بمنظورمبارزه با فرسایش بادی تثبیت شن های روان و افزایش عمرمفید سدهای در حال بهره برداری به ویژه سدهای سفیدرود وامیر کبیر تاسیس گردید.  

درسال1349  اولین طرح آبخیز داری توسط فارغ التحصیلان دانشکده جنگلداری کرج تهیه شد. در سال 1350 متعاقب توسعه فعالیتهای آبخیزداری و به منظور ایجاد هماهنگی بین واحدهای اجرائی دست اندرکاردر فعالیتهای آب وخاک و عرصه های آبخیز و همچنین جلوگیری از تداخل وظایف شورایعالی آبخیز داری به ریاست معاون نخست وزیر در امورعمرانی تشکیل گردید.

دفتر فنی خاک که در سال 1347 تأسیس شده بود در سال1351 به دفتر حفاظت خاک وآبخیزداری تبدیل شد . تشکیل این دفتر را به لحاظ توسعة چشمگیر فعالیتهای آبخیزداری می توان نفطه عطفی در تاریخ آبخیزداری کشور به حساب آورد.

در مقطع زمانی 1357- 1348 جمعا 698 هزار هکتار از آبخیز های کشور تحت پوشش عملیات آبخیز داری قرار گرفت. در مقطع زمانی 1369-1358 با نگرش به اقدامات اجرایی انجام شده در دوره های قبل و ضرورت انجام مطالعات پایه وجامع آبخیز داری به نحو ملموس تری رخ مینمود . لذا انجام مطالعات جامع وتفصیلی- اجرایی در سطح نسبتاً وسیعی توسط کارشناسان ایرانی دنبال شد. بر این اساس جمعاً4/1 میلیون  هکتار از آبخیزهای کشور تحت پوشش عملیات اجرائی آبخیزداری قرارگرفت.متوسط عملکرد سالانه در این دوره 12 ساله 3/117 هزار هکتار بوده است.

در مقطع زمانی 1379-1370 ارتقاء تشکیلات آبخیزداری کشور از سطح یک دفتر به یک معاونت در وزارت جهادسازندگی موجب گسترش کمی فعالیت ها و اهداف آن گردید. طی این دوره 10 ساله سالانه بطور متوسط 907 هزار هکتار ودر مجموع سطحی بالغ بر067/9 میلیون هکتار زیر پوشش عملیات آبخیزداری قرار گرفت. مقایسه سطح عملکرد فوق نسبت به دهه قبل حدود 8 برابر افزایش را نشان میدهد . در طی این دهه فعالیتهای آبخیزداری در اکثر استانهای کشور در سطح گسترده ای به مرحله اجراء درآمده است.

 پائیز 1380 با ادغام وزارت جهادسازندگی و کشاورزی و تشکیل وزارت جهاد کشاورزی ، معاونت آبخیزداری وسازمان جنگلها ومراتع کشور در یکدیگر ادغام گردیدند. حجم عملیات انجام شده در این سال 1360 هزار هکتار بوده است.

 انواع فرسایش (تقسیم بندی ژنتیکی فرسایش)

1. فرسایش زمین شناسی

که به آن فرسایش طبیعی نیز گفته می شود عبارتست از فرسایش که منحصراً در نتیجه عوامل طبیعی حاصل می شود.  فرسایش زمین شناسی در سطح کره زمین تقریباً با عمر زمین آغاز گردیده و تغییراتی در سطح آن داده است وآن را به صورتی که امروزه دیده می شود در آورده است. مهمترین تغییراتی که فرسایش زمین شناسی در کره زمین به وجود می آورده یا خواهد آورد عبارتند از:

1) تسطیح سطح زمین

2) تغییر نیمرخ طولی رودخانه

3) پیشروی سواحل در نقطه ای وعقب نشینی در نقطه ای دیگر

4) افزایش شوری آب دریاها

2. فرسایش تشدیدی

 فرسایش که میزان آن خیلی بیشتر از فرسایش طبیعی است و در مواردی رخ می دهد که انسان به علت عدم آگاهی و یا بهره برداری بیش از حد از زمین میزان فرسایش را افزایش دهد. البته فرسایش تشدیدی گاهی در اثر فعالیت حیوانات نیز به وجود می آید.

 فرسایش تشدیدی از همان زمان شروع بهره برداری انسان آغاز شده است. در واقع در شرایط طبیعی بین پوشش گیاهی و عوامل فرساینده توازنی برقرار بوده ولی از زمانی که بشر به کشاورزی و دامپروری پرداخت پوشش طبیعی گیاهی را به منظور کشت و زرع از بین برد و زمین در معرض فرسایش قرار گرفت . به این ترتیب به علت بهره برداری نادرست بشر از زمین تاکنون میلیونها هکتار از جنگل ها،  مراتع و اراضی مزروعی به زمین های بایر تبدیل شده وهمچنین از حاصلخیزی میلیونها هکتار زمین کاسته شده است. به همین دلیل،  فرسایش تشدیدی  یک مشکل جهانیست.

 فعالیت های غیر کشاورزی بشر مانندتوسعه صنعت، استخراج معادن، ساختن جاده ها نیز منجربه فرسایش تشدیدی می شود، ولی نسبت به فرسایشی که در اثر فعالیت های کشاورزی بشر حاصل می شود اهمیت کمتری دارد، زیرا فعالیت غیرکشاورزی نسبت به فعالیت های کشاورزی در سطح بسیار کوچکی انجام می گیرد.

نقش عوامل اقلیمی در فرسایش آبی

باران، تگرگ، برف، یخبندان، دما و باد می توانند از عوامل اقلیمی موثر در ظهور فرسایش آبی خاک باشند.

1. نقش باران

1-1- نقش باران شامل دو پدیده کاملا متفاوت  است. در مرحله اول ذرات خاک سطحی در اثر برخورد قطرات باران به سطح خاک متلاشی می شود و در مرحله دوم رواناب سطحی حاصل از باران این ذرات متلاشی شده را با خود حمل می کند. بنابراین باران را از نظر قدرت فرسایندگی آن و از نظر فراهم آوردن رواناب سطحی باید مورد مطالعه قرار داد.

1-2-  مهمترین خصوصیات باران که در فرسایش وحفاظت خاک اهمیت داردعبارتنداز : مقدار باران، شدت بارندگی، اندازه قطرات باران، توزیع اندازه قطرات باران، سرعت نهایی باران و توزیع بارندگی.

الف ) مقدار بارندگی

 مقدار بارندگی بر حسب میلی متر یا سانتی متر بیان می شودکه مقدار آن را به وسیله باران سنجهای ساده یا ثبات تعیین می شود.

ب ) شدت بارندگی

 شدت بارندگی به دوصورت در فرسایش اثر می گذارد. نخست آن که وقتی شدت زیاد است خاک قدرت جذب آب را ندارد و در نتیجه نزولات به صورت هرزآب حرکت می کند، دیگر آن که هرچه شدت بارندگی بیشتر باشد قطر قطره و انرژی جنبشی آن بیشتر خواهد بود. 

ج ) اندازه قطرات باران و دامنه تغییرات آنها

اندازه قطرات باران ودامنه تغییرات آنها با استفاده از روش های مختلف در بسیاری از کشور های جهان و در مورد بسیاری از بارانهای متفاوت تعیین شده است. محققین به این نتیجه رسیده اند که حداقل قطر قطره معمولاً حدود 2/0 میلی متر وحداکثر قطرقطرات معمولاً حدود 5 میلی متر است.  البته خیلی به ندرت قطراتی نیز یافت می شود که قطر آنها بیشتر از 5 یا 6 میلی متر باشد و این در حالتی است که احتمالاً دو قطره در حال سقوط با یکدیگر برخورد کرده و قطره بزرگتری ایجاد کرده اند . عکس برداری سریع و مطالعات صحرایی نشان داده است که قطر ذرات بسیار ریز باران معمولاً کروی است ولی قطرات بزرگ تر به علت مقاومت هوا در قسمت تحتانی مسطح است ، در واقع به شکل کره ای است که قسمت پایین آن در اثر مقاومت هوا پهن شده است.  

 دریک باران ابعاد قطرات به یک اندازه نیست، بلکه از کوچک تا بزرگ تغییر می کند. دانستن نحوه توزیع اندازه قطرات باران در انواع مختلف باران ها از نظر فرسایش خاک ها اهمیت دارد . بارانی که متوسط قطر قطرات آن بالاست نسبت به بارانی که متوسط قطر قطرات آن کم است فرسایش بیشتری ایجاد می کند.

 سرعت قطرات باران ابتدا در اثر نیروی جاذبه مرتباً  افزایش می یابد تا جایی که مقاومت ناشی از اصطحکاک هوا برابر نیروی جاذبه شود، از آن پس سرعت ثابت می ماند. این سرعت ثابت همان سرعت حد باران است . به طور کلی سرعت نهایی قطره باران به قطرآن  بستگی دارد . هر چه قطره باران بزرگ تر باشد سرعت نهایی آن بیشتر است .

د ) توزیع نامناسب نزولات آسمانی

 توزیع نامناسب نزولات آسمانی، یکی از عوامل مؤثر در فرسایش می باشد. برای نمونه در اکثر نقاط ایران قسمت اعظم نزولات در دو فصل زمستان و بهار می بارند و قسمتی نیز مربوط به فصل پائیز می باشد. در طول تابستان با توجه به بالا بودن درجه حرارت و تبخیر، مقدار بارندگی تنها بخش کوچکی از نزولات جوی سالانه است. این عدم پراکنش نزولات جوی اگر با روش نادرست بهره برداری از اراضی همراه باشد تأثیر قابل ملاحظه ای در سیر قهقرایی پوشش گیاهی داشته و فرسایش شدید می شود. قدرت فرسایندگی یک باران ثابت در مراحل مختلف رشد گیاه متفاوت است زیرا گیاه در مراحل مختلف رشد خود مقاومت متفاوتی به فرسایش دارد. برای نمونه وقتی زمین تازه شخم شده و یا تازه کشت شده باشد، ریزش باران شدید می تواند فرسایش شدیدی در پی داشته باشد، درحالی که همین باران پس از رشد گیاه معمولاً فرسایش کمتری ایجاد خواهد کرد. 

2. نقش تگرگ در فرسایش خاک

فرسایش حاصل ازتگرگ به دلیل جرم زیاد و درشتی دانه ها و در نتیجه بالا بودن سرعت سقوط قطرات به مراتب بیشتر ناشی از باران های شدید است، زیرا سرعت سقوط دانه های تگرگ خیلی بیشتر از سرعت سقوط دانه های قطرات باران است. تگرگ علاوه بر اینکه سبب تجزیه خاک می شود، پوشش گیاهی موجود در روی آن را نیز نابود می سازد و این امر فرسایش را تشدید می کند . اثر تخریبی تگرگ در صورتی که همراه با باران باشد بیشتر است زیرا ضربه دانه های تگرگ خاکدانه ها را خرد کرده و خلل وفرج را مسدود می سازد وآب ناشی از باران ذرات خرد شده را منتقل می کند. به طوری که" زاخار" اظهار می دارد تگرگ همراه باران قادر است تمام خاک سطحی را از بین ببرد و سبب فرسایش گردد. در ایران تگرگ معمولاً دراراضی کوهستانی، در اواسط بهار یا اواخر تابستان اتفاق می افتد و سبب وقوع فرسایش و سیل های غیر منتظره می گردد.

3. نقش برف در فرسایش خاک

اثر فرسایندگی باران و تگرگ به علت تخریب خاکدانه ها و پاشمان ناشی از برخورد قطرات با سطح خاک خشک است و فرسایش آب ناشی از برخورد با سطح خاک خیس است، در حالی که اثر فرسایندگی آب ناشی از ذوب برف به دلیل تخریب خاکدانه ها در اثر یخبندان همچنین کاهش نفوذ پذیری به علت یخ زدن لایه های زیرین می باشد. در اثر ذوب برف آبدوی ایجاد می شود که می تواند فرسایش ایجاد کند. با وجود اینکه این فرسایش در برخی از مناطق مهمترین نوع فرسایش است ولی قابل مقایسه با فرسایش حاصل  از ضربات قطرات باران نمی باشد. این نوع فرسایش در صورتی شدید خواهد بود که مقدار زیادی برف برروی زمین متراکم شده، به طور ناگهانی ذوب شود.

4. نقش یخبندان در فرسایش خاک

     یخبندان می تواند به روش های مختلف در فرسایش موثر باشد :

الف ) آب باران وبرف وارد شکاف وخلل وفرج خاک ها شده، در اثر یخبندان منبسط گردیده،  فشار زیادی به خاک وارد می آورد، در نتیجه خاک دانه ها را خردکرده و ذرات ریز زیادی از خاک جدا می کند و یا موجب آماس خاک می شود. اگر در پی این پدیده باران شدیدی ببارد، یا برف متراکم شده به طور ناگهانی ذوب شود، آبدوی زیادی ایجاد کرده، آب حاصل می تواند سبب شسته شدن خاک گردد.

ب ) هنگامی که زمین یخ بزند مانع نفوذ آب در داخل خاک می شود، بنابر این آب باران از یک طرف به جای نفوذ در خاک به صورت آبدوی جاری می شود و ممکن است فرسایش ایجاد کند از طرف دیگر به جای آنکه ذخیره شود، برای رشد گیاهان مورد استفاده قرار گیرد  هرز میرود، این عامل خود سبب کاهش پوشش گیاهی که نقش مهمی در جلوگیری از فرسایش دارد می شود.

ج ) در مواردی که قسمت سطحی لایه یخ زده خاک، آب شود و قسمت پایین آن به صورت یخبندان باقی بماند سبب فرسایش شدیدی در روی شیب ها می شود زیرا خاکی که یخ در داخل آن ذوب شده باشد به شکل مخلوطی از آب وخاک می باشد که حتی در صورت عدم وجود آبدوی، خود تمایل به حرکت دارد، همچنین لایه یخ موجود در زیر سطح خاک لغزنده است و مخلوط آب و خاک  در روی آن می تواند به سهولت لغزیده و به طرف پائین حرکت کند.

5. نقش حرارت در فرسایش خاک

درجه حرارت نیز از عواملی است که در فرسایش خاک دخالت دارد سرما وگرما موجب خرد شدن سنگ ها شده، فرسایش پذیری آنها را افزایش می دهد. این تاثیر به ویژه در تشکیلات مارنی ، شیلی، آهک های رسی، تشکیلات گچی، نمکی و مارنی است که عمدتاً  از پوشش خوبی برخوردار نیستند.

6. نقش باد در فرسایش خاک

باد از عواملی است که در فرسایش آبی دخالت دارد. باد با تغییر دادن سرعت قطرات باران و زاویه برخورد آنها  با خاک می تواند در فرسایش آبی دخالت داشته باشد. باد همچنین سبب کاهش رطوبت خاک می شود و در نتیجه پوشش گیاهی را کاهش یافته، شرایط را برای فرسایش فراهم می آورد.

نقش خصوصیات خاک در فرسایش آبی

خصوصیاتی از خاک که در فرسایش پذیری آن مؤثرند عبارتند از سرعت نفوذ، ظرفیت کل آب خاک، ظرفیت نگهداری آب خاک، بافت خاک وکلوئید های خاک.

1. نقش سرعت نفوذ در فرسایش پذیری خاک

هرچه سرعت نفوذ در خاک بیشتر باشد میزان رواناب و در نتیجه فرسایش خاک کمتر خواهد بود. بنابر این یکی از روش های جلوگیری از فرسایش افزایش نفوذ پذیری است. یکی از روش های افزایش نفوذ پذیری و در نتیجه کاهش آبدوی اضافه کردن مواد آلی به خاک می باشد. یکی دیگر از روش های افزایش نفوذ پذیری خاک به ویژه در مورد خاک های رسی، افزودن آهک به خاک می باشد .در مورد بالا بردن نفوذ پذیری یک خاک به منظور کاهش فرسایش، در زمین های شیب دار باید به لایه های زیرین خاک توجه داشت. در مواردی که لایه های زیرین غیر قابل نفوذ و یا با نفوذپذیری خیلی کم باشند، در اثر افزایش نفوذپذیری ممکن است خاک سطحی به حالت اشباع در آمده و در روی خاک تحت الارض غیر قابل نفوذ در جهت شیب حرکت کند.  

2. نقش ظرفیت کل آب خاک

هرچه ظرفیت کل آب خاکی بیشتر باشد مقدار بیشتری آب باران جذب می کند و در نتیجه مقدار آبدوی و فرسایش کمتر خواهد بود.  مقدار این ظرفیت بر حسب بافت خاک تغییر می کند.  خاک های که در آنها تخلخل کل بیشتر است ظرفیت ذخیره آنها بیشتر می باشد. با افزایش عمق خاک مقدار این ظرفیت افزایش می یابد،  بنابراین در صورت یکسان بودن سایر شرایط فرسایش در خاک های عمیق کمتر از فرسایش در خاکهای کم عمق می باشد.

3. نقش ظرفیت نگهداری آب خاک در فرسایش پذیری خاک

بخشی از آبی که در خاک نفوذ می کند از خاک خارج می شود و بخش دیگر آن در خاک باقی می ماند. مقدار آب  باقی مانده در خاک به ظرفیت نگهداری آب در خاک بستگی دارد. هرچه ظرفیت نگهداری آب خاکی بیشتر باشد، مقدار آبدوی و در نتیجه فرسایش کمتر خواهد بود.

4. نقش بافت خاک در فرسایش پذیری خاک

بین مقدار سیلت یک خاک و فرسایش پذیری آن ارتباطی وجود دارد. هرچه مقدار سیلت خاک بیشتر باشد فرسایش پذیری آن افزایش می یابد، زیرا سیلت چسبندگی ندارد. البته باید درنظر داشت حتی در خاک های سیلتی معمولاً خوب دانه بندی شده وقتی مرطوب می شوند،  خاکدانه ها به سهولت شکسته و ذرات سیلت جدا و منتقل می شود.

5. نقش ساختمان خاک در فرسایش خاک

ساختمان خاک از نظر مقاومت در برابر عوامل فرساینده به دو نوع تقسیم می شود ساختمان پراکنده و ساختمان تجمعی.

 در ساختمان پراکنده، پیوندی بین ذرات خاک وجود ندارد و ذرات از هم جدا هستند، بنابر این خاک هایی که دارای این نوع ساختمان هستند، در اثر ضربات باران به سرعت پراکنده می شوند. ولی در ساختمان تجمعی ذرات خاک به هم پیوسته اند، بنابر این خاک هایی که دارای این نوع ساختمان هستند در برابر ضربات باران مقاومت می کنند.

خاک هایی که دارای ساختمان دانه ای هستند دیرتر از خاک هایی که ساختمان پوک دارند فرسوده می شوند. به طورکلی خاکدانه های درشت وبا ثبات مقاوم به فرسایش هستند. وجود چنین خاکدانه هایی قابلیت نفوذ خاک را افزایش می دهد. این امر سبب کاهش فرسایش می گردد. عواملی که در اندازه و ثبات خاکدانه ها ودر نتیجه درکاهش فرسایش مؤثرند عبارتند از: بافت خاک، نوع یون ها در کمپلکس کاتیون تبادلی ، نوع کانی های رس،  مواد آلی و نوع مواد سیمانی.

6. نقش کلوئید های خاک در فرسایش پذیری خاک

 نوع کلوئید های خاک به دلیل تاثیرشان در میزان نفوذ پذیری در فرسایش خاک مؤثرند. هرچه کلوئید های خاک در اثر جذب رطوبت بیشتر متورم شود از قطر خلل و فرج آنها بیشتر کاسته می شود. به این دلیل است که آبدوی حاصل در خاک های کاملاً رسی مرکب از رسهای آماس پذیر بیشتر خواهد بود. البته خاک های حاوی کلوئید های ئیدروفیل (آبدوست) نیز با جذب آب میزان آبدوی را کاهش داده ، فرسایش را محدود می سازند.

مراحل ایجاد فرسایش آبی

1. مرحله تهیه و برداشت

برای اینکه سنگ و یا خاک آماده برداشت گردد، عوامل گوناگونی دخالت دارندکه عبارتند از:

• تخریب فیزیکی یا مکانیکی

• تخریب شیمیایی

• تخریب انحلالی

 پس از اینکه سنگ و یا خاک تحت تأثیر عوامل تخریب قرار گرفت و به صورت عناصر ناپیوسته وجدا درآمده و به وسیله آب ویا باد حمل می گردد. علاوه برآن، آب نیز مستقیماً در اثر انرژی خود در روی دامنه، مواد را برداشت وحمل نموده واشکال مختلف فرسایش آبی را ایجاد می نماید. این پدیده موقعی اتفاق می افتد که حالت چسبندگی خاک در اثر از بین رفتن مواد آلی و هوموس، کاهش یافته و قابلیت جذب آب آن کم شده در این صورت آب به جای نفوذ در خاک در سطح آن جاری گردیده و انواع مختلف فرسایش را موجب می گردد.

2. مرحله حمل یا انتقال

پس از اینکه عوامل مختلف تخریب، عناصر را به شکل ناپیوسته ایجاد نمودند، آب به عنوان فرآیند حمل، مواد را برداشت کرده و با توجه به نیروی خود حمل می نماید، طول مسیر حمل متفاوت می باشد. گاهی عامل برداشت وحمل، سیلاب بوده که در زمان بسیار کوتاه، هزاران تن خاک را تخریب نموده و با خود حمل می نماید.

3. مرحله رسوب گذاری یا تجمع مواد

 مواد محموله آب وقتی به منطقه ای با شیب کم برسد،  نیروی خالص آب کاهش یافته، قادر به حمل مواد نخواهد بود و مواد محموله بسته به دانه بندی رسوب می نماید. این منطقه ممکن است در پای دامنه، در یک مخروط افکنه، سردشت، دشت و یا در پلایا ویا در دریاچه کویر و یا در دریاچه های سد و همچنین در دریاها و یا اقیانوس ها انجام گیرد. 

انواع فرسایش آبی

اولین تقسیم بندی فرسایش  بر مبنای آبدوی بوده است و به این صورت فرسایش آبی به صورت فرسایش ورقه ای ،شیاری، خندقی وکناره ای تقسیم گردید. دراین طبقه بندی فرسایش بارانی یعنی بر اثر برخورد قطرات باران با سطح خاک که اولین و مهمترین پدیده فرسایش است در نظر گرفته نشده است در حالی که فرسایش آبی از دو پدیده کاملاً متمایز تشکیل شده است. در مرحله اول خاکدانه ها وکلوخ های خاک در اثر برخورد قطرات باران متلاشی شده و تبدیل به ذرات ریز می شوند و در مرحله دوم رواناب سطحی، این ذرات را با خود منتقل می کند و سپس با تجمع در جویبارها فرسایش شیاری و نهایتاً فرسایش خندقی به وجود می آورد.

 بنابر عقیده "زاخار" فرسایش ناشی از باران شامل فرسایش سطحی و فرسایش زیر زمینی می باشد فرسایش سطحی شامل فرسایش بارانی،  فرسایش صفحه ای یا ورقه ای،  فرسایش بین شیاری،  فرسایش شیاری،  فرسایش خندقی و فرسایش بدلند است.

فرسایش زیر زمینی فرسایشی است که درآن شکل های فرسایش دیده نمی شود مانند فرسایش درونی یا عمودی،  فرسایش تونلی،  فرسایش حاصلخیزی و فرسایش شبه کارستی اً

 از آنجا که هر نوع فرسایش مرحله ای از نوع دیگر فرسایش است، به عبارت دیگر ظهور هر نوع فرسایش به ایجاد و ظهور نوع دیگر فرسایش کمک می کند، ممکن است در یک واحد اراضی اشکال مختلف فرسایش وجود داشته باشد.  معمولاً در یک منطقه فرسایش به طور توام وجود دارند ولی نوعی از آنها غالب بوده وحضور فعال تری را نشان می دهد.

اشکال مختلف فرسایش آبی

1. فرسایش بارانی(پاشمان)

این فرسایش را فرسایش پرتابی نیز می گویند. فرسایش بارانی در اثر برخورد قطرات باران به سطح خاک به وجود می آید.  قطرات باران پس از برخورد با خاک خشک قسمتی از خاکدانه  وکلوخ های خاک را خرد کرده، به ذرات ریز تبدیل می کند و خود جذب خاک می گردد. با ادامه بارندگی خاک به تدریج مرطوب می شود. در این حالت قطرات باران پس از برخورد با خاک مرطوب از یک طرف باعث فشرده شدن خاک می شوند و از طرف دیگر به صورت ذراتی به طور مایل به هوا پرتاب می شوند، ضمن پرتاب مقداری از ذرات متلاشی شده قبلی را نیز  با خود به هوا پرتاب می کند.  معمولاًسرعت حرکت این ذرات حدود دو برابر سرعت قطرات باران است، ترشدن لایه خاک در اثر ادامه بارندگی خود سبب کم شدن نیروی چسبندگی بین ذرات خاک شده و به متلاشی شدن ذرات  در اثر باران کمک می کند.

2. فرسایش ورقه ای یا صفحه ای

فرسایش ورقه ای در اثر آبدوی حاصل از باران ویا ذوب برف به وجود آید. این فرسایش نقش کوچکی در جداسازی مستقیم ذرات دارد و ذراتی که در اثر عوامل مختلف مانند ضربه قطرات باران، یخبندان، تغییرات شدید درجه حرارت، اثر شخم از خاکدانه ها، جدا شده و یا به صورت سست و ناپایدار در آمده اند با خود حمل می کند. بنابر این عامل عمده به وجود آمدن فرسایش ورقه ای ضربه قطرات باران است. در به وجود آمدن این نوع فرسایش دو عامل بیشترین تأثیر را دارد، اول فقدان پوشش گیاهی کافی برای جلوگیری از انرژی سینتیک  قطرات باران و دوم وقوع رگبارهای شدید در فصول خشک .

در فرسایش ورقه ای شیارها یا آبراهه های مشخصی در سطح زمین مشاهده نمی شود، بنابر این آثار این نوع فرسایش پس از یک بار بارش به سادگی قابل تشخیص نیست ولی وجودآن را میتوان با مشاهده هرزآبهای گل آلودی که از مزارع کشاورزی یا زمین های لخت جریان می یابد تشخیص داد. البته عمیق تر شدن خاک در پای شیب ها نیز وجود این فرسایش را نشان می دهد.

3. فرسایش بین شیاری

 فرسایش سطح زمین بین شیارها را فرسایش بین شیاری می نامند، این فرسایش در واقع نوعی از فرسایش ورقه ای است. خاک اراضی بین دو شیار به دو صورت فرسوده شده و به داخل شیارها  می ریزد. یکی اینکه ذرات جدا شده از ضربه قطرات باران به وسیله جریان آب سطحی به شیار ها منتقل می شود، دیگر اینکه ذرات جدا شده از ضربه قطرات باران مستقیماً وارد شیارها می شود. مقدار مواد منتقله به وسیله پرتاب مستقیم ذرات به داخل شیارها خیلی کم است زیرا این عمل  فقط در فاصله کمی از شیار ها می تواند انجام گیرد. مقدار این مواد هنگامی می تواند قابل توجه باشد که شیارها به هم نزدیک باشند.

میانگین اندازه ذرات انتقال یافته از زمین بین شیاری معمولاً کوچکتر از میانگین ذرات توده  خاک اصلی انتخابی می باشد زیرا در فرسایش بین شیاری دانه بندی انتخابی است علت این انتخابی بودن آنست که ذرات ریز در اثر ضربه قطرات باران رها می شوند و ذرات درشت موجود نیز در اثر ضربه باران متلاشی شده و به صورت ذرات ریز در می آیند و جریان آب سطحی این ذرات ریز را  با خود حمل و وارد شیارها می سازد. پس ذرات انتقال یافته از زمین بین شیارها کوچک تر از ذرات منتقله به وسیله فرسایش شیاری خواهد بود زیرا اندازه رسوبات حاصل از فرسایش شیاری معمولاً شبیه اندازه ذرات توده خاک اصلی است.

4. فرسایش شیاری

وقتی آب در شیبی از قسمت بالا به سمت پایین حرکت می کند به تدریج در فرورفتگی های سطح زمین جمع می شود. پس از اینکه فرورفتگی های خاک از آب پرشده، آب از لبه پایین فرورفتگی با حجم زیادی جریان پیدا می کند و آبراهه هایی در زمین به وجود می آورد. این آبراهه های ایجاد شده را در صورتی فرسایش شیاری می گوئیم که با انجام عملیات کشت وزرع معمولی از بین بروند.

 شیارها پس از به وجود آمدن، به طرف بالا دست و پائین دست خود گسترش می یابند. البته اکثر شیارها ابتدا با پسروی به طرف بالادست گسترش می یابند. سرعت این پسروی به مقدار جریان، شیب زمین و مقاومت خاک به فرسایش، بستگی دارد.

 به طورکلی گسترش فرسایش شیاری به نیروی برشی آن و مقاومت خاک در برابر جدا شدن ذرات آن از یکدیگر بستگی دارد.  

5. فرسایش خندقی

این فرسایش را فرسایش گودالی یا آبکند نیز می گویند. خندق آبراهه ای است نسبتاً دائمی که جریان های موقت آب در هنگام بارندگی از آن می گذرد و مقدار بسیار زیادی رسوب در خود حمل می کند. به طور کلی وقتی آبراهه های فرسایش یافته موجود در سطح زمین به اندازه ای بزرگ باشد که وسایل کشت وزرع نتواند به طور عمومی از آنها عبور کند یا به عبارت دیگر نتوان آنها را به وسیله عملیات کشت و زرع معمولی تسطیح کرد خندق نامیده می شود. باید در نظر داشت که فرسایش خندقی از بسیاری جهات شبیه فرسایش شیاری است به عبارت دیگر مرز مشخصی که فرسایش خندقی و شیاری را از یکدیگر جدا کند وجود ندارد. در واقع تفاوت فرسایش خندقی و شیاری در این است که در فرسایش خندقی عرض و عمق خندق ها خیلی با هم اختلاف ندارند، در حالی که فرسایش شیاری عرض شیارها معمولاً چندین برابر عمق آنهاست. "فوستر" فرق بین شیار و خندق را بر اساس تعداد و تراکم آنها در سطح زمین بیان می کند. یعنی شیارها مجاری کوچکی هستند که در یک منطقه به مقدار زیاد وبه طور متراکم وگسترده وجود دارند، در حالی که تعداد خندق ها در یک سطح کمتر می باشد . او همچنین فرق شیار و خندق را بر اساس مقدار رسوب حاصل از آنها نسبت به رسوب کل منطقه بیان کرده است، به این صورت که اگر مقدار رسوب منتقله به وسیله آبراهه نسبت به مقدار کل رسوب حوزه قابل توجه باشد فرسایش از نوع خندقی است و در غیراین صورت شیاری می باشد.

فرسایش خندقی غالباً در مناطق با خاک های فقیر غیر مستعد برای کشاورزی خوب و با پوشش گیاهی پراکنده و همچنین در تشکیلات مارنی و شیل دیده می شود. در این نوع فرسایش علاوه بر عوامل زمین شناسی وآب و هوایی، عوامل انسانی به ویژه راه سازی و بهره برداری های نادرست کشاورزی نقش عمده ای دارد.

6. فرسایش سیلابی

در این نوع فرسایش ، باران های معمولی فرورفتگی ها،  مخازن آب، دریاچه ها و برکه ها را پرکرده و خاک را اشباع می کند، اگر به دنبال آن باران شدیدی ریزش کند تقریباً تمامی آب جاری شده و سرانجام از دره کوهها به سمت پائین دست حرکت می کند. در این نوع فرسایش آب قدرت فرسایندگی زیادی دارد و معمولاً مواد درشت را در قسمت های پائین قرار می دهد.

 در این نوع فرسایش درختان موجود در رودخانه ها تغییر شکل داده وگاهی ممکن است شکسته شوند. حتی ممکن است گاهی درختان در اثر طغیان در زیر خاک مدفون شده و سپس درختان جوانی از ساقه آنها رشد کند.

7. فرسایش بدلند

این فرسایش را فرسایش هزار دره ای نیز می گویند. این فرسایش معمولاً در زمین هایی است که حساسیت آن به فرسایش فوق العاده زیاد است، رخ می دهد.  فرسایش بدلند در واقع مرحله گسترده فرسایش خندقی است، بدین معنی که هرگاه تعداد خندق ها در هرکیلومتر مربع از زمین بیش از 70 عدد باشد یا طول آنها درهرکیلومتر مربع زمین بیش از 10 کیلومتر باشد، فرسایش خندقی به فرسایش بدلندتبدیل می شود. البته باید در نظر داشت که در اراضی بدلند معمولً انواع مختلف فرسایش نیز یافت می شود. این فرسایش ممکن است در اثر فعالیت بشر و یا تحت تأثیر شرایط طبیعی به وجود آید.

8. فرسایش کنار رودخانه ای

این نوع فرسایش معمولاً در دیواره ها ی نهرها و رودخانه ها انجام می گیرد. در این فرسایش مناطقی که شدیداً فرسایش می یابند قسمت های خارجی خمیدگی هاست زیرا نیروی برشی آب در آنجا زیاد است. عمل این نوع فرسایش متفاوت با انواع دیگر فرسایش می باشد. فرسایش در امتداد کناره ها و بستر نهرهای دائمی همواره فعال است، در حالی که فرسایش های دیگر فقط در حین  بارندگی و یا کمی پس از شروع آن فعال است.

عواملی که به وقوع این فرسایش کمک می کنند عبارتند از :

• سرعت زیاد جریان آب(سیلاب ها).

• تر و خشک شدن متناوب خاک دیواره ها.

• یخ بستن وآب شدن متناوب خاک دیواره ها.

9. فرسایش تونلی

به این فرسایش آبراهه های زیر زمینی نیز گفته می شود. فرسایش تونلی فرسایشی است که در آن خاک تحت الارض فرسوده شده و از محیط خارج می شود، در حالی که خاک سطح الارض در جای خود باقی می ماند. این فرسایش هنگامی رخ می دهد که در یک خاک نفوذ پذیر یک لایه غیر قابل نفوذ با قابلیت نفوذ کم وجود داشته باشد و در بالای این لایه یک لایه حساس به فرسایش قرار گرفته باشد. در این شرایط آب نفوذ یافته یا آب وارده در لابه لای شکاف ها در بالای لایه غیر قابل نفوذ جمع می شود. حال اگر این آب جمع شده تحت یک شیب هیدرولیکی یا شیب آبی باشد و بتواند در روی لایه غیر قابل نفوذ حرکت کرده و ازجای مناسبی مانند دیواره های خندق خارج شود،  ممکن است در مسیر خود ذرات سست لایه بالایی را حمل کند. به دنبال این امر آب به تدریج سرعت گرفته و مواد بیشتری را حمل کرده وآبراهه بزرگتر می شود و به این ترتیب تونلی در زیر خاک به وجود می آید .

10. فرسایش توده ای

 این فرسایش عبارت است از حرکت عظیمی از توده های خاک یا سنگ یا مجموع آنها به طرف پایین شیب در اثر نیروی ثقل است.  این فرسایش در واقع موقعی رخ می دهد که نیروی حاصل از وزن مواد بیش از نیروی ناشی از نیروی برشی خاک باشد . عوامل مختلفی مانند باران، برف و بهمن در ایجاد فرسایش توده ای مؤثرند. پس از یک بارندگی شدید و طولانی یا در اثر ذوب شدن برف ها توده هایی از خاک و سنگ کنده شده و به طرف پایین حرکت می کند. باید در نظر داشت که حرکات توده ای خاک معمولاً در اثر نیروی خارجی مانند جریان آب به وجود نمی آید، بلکه در اثر جریان آب مقداری از آب در داخل خاک نفوذ کرده، باعث کم شدن مقاومت خاک می گردد و به این دلیل فرسایش توده ای را فرسایش داخلی نیز می گویند.

فرسایش توده ای جزء فرسایش های طبیعی است اما بشر با انجام عملیاتی مانند حفر معدن، جاده سازی و از بین بردن پوشش گیاهی می تواند آن را تشدید کند. حرکت های توده ای معمولاً به سه شکل متفاوت است که به صورت  ریزش توده های خاک، لغزش خاک ، جریان گل رخ می دهد.

11. فرسایش پاسنگی یا ستونی

این فرسایش هنگامی رخ می دهد که سنگ های تخت موجود در محیط یا ریشه گیاهان، خاک فرسایش پذیر زیر خود را از برخورد باران محافظت نمایند. در واقع خاک های بدون محافظ در اثر برخورد قطرات باران متلاشی شده،  منتقل می شوند در حالی که خاک زیر سنگ ها باقی می ماند و در نتیجه این پدیده پاسنگ های منفردی به وجود می آید که از محیط خود مرتفع تر است.

12. فرسایش درونی یا فرسایش عمودی

 این نوع فرسایش که بیشتر در زمین های مسطح اتفاق می افتد، عبارتست از شسته شدن تدریجی مواد کلوئیدی خاک از لایه نفوذ پذیر سطحی یه طرف پائین.  مواد شسته شده ممکن است از محیط خاک خارج  شود و یا در لایه زیری پروفیل که نفوذ پذیری کمتری دارد تجمع کند. این فرسایش در هر دو حالت مخرب است. در موردی که که مواد کلوئیدی از محیط خاک خارج می شود مواد گیاهی کاهش یافته، حاصلخیزی خاک کم می شود. این کاهش حاصلخیزی، به ویژه در مورد خاک های شنی که در آنها میزان زیادتری از مواد کلوییدی خارج می گردد اهمیت دارد. با کاهش حاصلخیزی تراکم پوشش گیاهی کم شده، خاک مستعد فرسایش زیادی می شود.

13. فرسایش شبه کارستی یا شیمیایی

این فرسایش که در نتیجه عوامل شیمیایی به وجود می آید حفره هایی ایجاد می شود. این فرسایش در مواردی رخ می دهد که تشکیلات دارای حلالیت بالایی باشند، در این صورت توده خاک در آب حل شده، به صورت حفره در می آید.

14. فرسایش گلخرابی

فرسایش گل خرابی فرسایشی است که از برخورد قطرات باران با سطح خاک و تخریب خاکدانه ها و جدا ساختن آنها به وجود می آید. دراین مرحله در واقع قطرات ریز همراه با ذرات وارد خلل وفرج خاک شده و یک سطح گل و شل با نفوذ پذیری کم به وجود می آورند که پس از خشک شدن به سله تبدیل می گردد. این فرسایش یک تخریب فیزیکی است و درآن شستشوی خاک و انتقال ذرات رخ نمی دهد بلکه بیشتر ساختمان فیزیکی و بیولوژیکی آن تخریب می شود. در هرحال در اثر این فرسایش حاصلخیزی خاک کم می شود.

15. فرسایش حاصلخیزی

این نوع فرسایش عبارت است از خارج شدن مواد غذایی خاک به وسیله عمل فرسایش وآبدوی،  یعنی فرسایش وآبدوی با از بین بردن ذرات ریز خاک،  مواد غذایی موجود در آنها را نیز با خود می برد. البته از بین رفتن مواد غذایی مختلف به دو صورت انجام می گیرد. برای نمونه فسفر چون برروی ذرات کلوییدی چسبیده است معمولاً همراه آنها از دست می رود، ذرات که محلول در آب می باشد می تواند در آب حل شده، از زمین خارج گردد.

16. فرسایش ساحلی

 سواحل در اثر برخورد امواج دریا فرسوده می شوند. نحوه عمل فرسایش سواحل مختلف متفاوت است در سواحل سنگی از سویی امواج مرتبا به پای ساحل برخورد کرده و به تدریج سبب شستشوی آن می گردد و از سوی دیگر عوامل جوی، به ویژه یخبندان در سنگ ها شکاف هایی به وجود می آورند . به این ترتیب پس از مدتی قسمتی از ساحل ریزش می کند به نحوی که معمولاً قطعات بزرگ سنگ، در طرف ساحل و قطعات کوچکتر در طرف دریا قرار می گیرد این مواد در اثر انتقال به وسیله امواج به تدریج سائیده شده و به قلوه سنگ، سنگریزه، شن و ماسه تبدیل می شوند.

17. فرسایش مکانیکی

فرسایش مکانیکی در اثر شخم و شیار و برگرداندن خاک به طرف پایین دست شیب حاصل می شود. در واقع در زمین هایی که درجه شیب آنها بیشتر از 25% است  برگرداندن خاک به طرف پایین دست شیب ممکن است ولی امکان برگرداندن خاک به طرف بالا دست زمین وجود ندارد. بنابراین خاک همواره به طرف پایین دست شیب منتقل می شود. به این ترتیب خاک آخرین ردیف شخم در پایین ترین قسمت مزرعه به خارج از مزرعه منتقل خواهد شد. در مواردی که مزرعه به یک آبراهه و یا به طور کلی به یک گودی منتهی می شود، این خاک خارج شده از مزرعه وارد آن شده و به وسیله جریان آب از منطقه خارج می شود.  

روشهای نادرست بهره برداری از زمین

روشهای نادرست بهره برداری از زمین سبب تشدید فرسایش می گردد. برخی از این روش ها عبارتند از : قطع بی رویه درختان،  چرای بیش از حد، توسعه بی رویه اراضی دیم، شخم در جهت شیب، معدن کاری، جاده سازی ها

• قطع درختان جنگلی به منظور های مختلف مانند تجارتی، صنعتی، توسعه مراتع یا کشاورزی، سوخت و غیره سبب افزایش آبدوی و در نتیجه فرسایش می گردد.

• چرای بیش از حدسبب کاهش تراکم علوفه می گردد، همچنین رفت وآمد احشام سبب  جداشدن ذرات از خاکدانه ها می شود و به این ترتیب خاک مستعد فرسایش می گردد.

• در اثر توسعه بی رویه اراضی دیم، از یک سو مراتع از بین می روند و از سوی دیگر چون دیمزار ها معمولاً در نقاط پرشیب قرار دارند، عدم رعایت اصول بهره برداری از آنها در تشدید فرسایش کمک می کند.

• علاوه بر روشهای نادرست بهره برداری از زمین که ذکر شد، روش های نادرست زیر در میزان فرسایش مؤثرند.

• اجرای شخم در جهت شیب به ویژه در اراضی دیمزار.

• برتری خیلی زیاد گیاهان خطی در یک تناوب زراعی.

• تسطیح تپه ها، مداخله در مجاری طبیعی سیلاب ها وریشه کن کردن بوته ها.

• کشت متمرکز و پشت سر هم بدون انجام تناوب که منجر به کاهش حاصلخیزی خاک و تخریب ساختمان آن می شود.

• مصرف بی رویه کود شیمیایی به جای کود حیوانی.

• سوزاندن کاه وکلش.

• به کار گیری روش های نا مناسب در اراضی آبی

• عوامل جنبی و دیگر مانند جاده سازی، توسعه شهرها، بهره برداری از معادن، عوامل زیست محیطی و افزایش جمعیت نیز هریک به نحوی در تشدید فرسایش خاک مؤثرند. 

کنترل فرسایش

کنترل فرسایش به وسیله مدیریت زراعی

• کنترل فرسایش با کشاورزی خوب

فعالیت بشر در کشاورزی و دامداری موجب فرسایش می شود. بشر به جز در موارد استثنایی مانند کشت مداوم در زمین، معمولاًبه طور مستقیم سبب فرسایش می شود، بلکه فرسایش در پی بی احتیاطی و عدم رعایت اصول صحیح حفاظت خاک از سوی او روی می دهد.

مدیریت خوب فرسایش را محدود می سازد. بهترین مدیریت استفاده حداکثر از زمین برای تولید محصول، بدون ایجاد فرسایش می باشد، درواقع فرسایش تحت تأثیر مدیریت خاک و مدیریت زراعی است.

• رعایت تناوب زراعی

حفظ و نگهداری حاصلخیزی خاکی که زیرکشت مدام یک گیاه زراعی است نیازمند مدیریتی بسیار پیشرفته و پرهزینه می باشد

به جز حاصلخیزی دلائل دیگری که می توان در تأیید مطلوب بودن تناوب ذکر کرد. عبارت است از:

• تغییرگیاه از افزایش آفات و بیماری های گیاهی جلوگیری می کند.

• تغییر در عمق نفوذ ریشه موجب دگرگونی جذب مواد غذایی وآب می شود.

• گیاهی که برای محافظت از خاک کشت می شود راه را برای گیاه بعدی هموار می کند.

به طور کلی هدف اصلی تناوب بر هم زدن توسعه و رشد بی رویه  شرایط نا مطلوب است.

کنترل فرسایش به وسیله پوشش گیاهی

فرسایش در نقاطی از خاک صورت می گیردکه به وسیله باران آسیب دیده باشد و مقدار فرسایش به آن سطحی از خاک بستگی دارد که در معرض ضربات باران قرار گیرد و نه به آن قسمت که دارای پوشش است اثرگیاهان زراعی در کاهش فرسایش متفاوت است برخی از گیاهان زراعی مانند گندم و جو پوشش یکنواختی ایجاد می کنند و تراکم آنها خوب است و بنابراین فرسایش را تاحدودی کنترل می کنند، در حالی که گیاهان ردیفی فقط قسمتی از خاک را می پوشانند، بنابراین فرسایش را به ویژه در اوائل رشد گیاه کمتر کنترل می کنند و اگر بخواهیم گیاهان زراعی در حفاظت خاک نقش مؤثری داشته باشند باید حداقل 70% سطح زمین را بپوشانند، ولی با پوشش 40% هم نقش حفاظتی آنها چشم گیر خواهد بود. توضیحات بیشتر در قسمت نقش پوشش گیاهی در کنترل فرسایش آورده شده است.

یک خاک پوشیده حداکثر مقاومت را در برابرجریان آب دارد، بنابراین در زمینی که گیاهان متراکم داشته باشد، حتی با وجود بارندگی های شدید و شیب های تند، فرسایش وجود نخواهد داشت و در صورت وجود هم بسیار کم خواهد بود. پوشش گیاهی به روش های گوناگونی فرسایش را کاهش میدهد. پوشش گیاهی قسمتی از باران  را دریافت کرده و در خود نگه می دارد که بعدا تبخیر می شود و به  این ترتیب از حجم آبدوی و در نتیجه از میزان فرسایش کاسته می شود.

ریشه گیاهان باعث تثبیت اسکلت خاک شده واز فرسایش توده ای خاک جلوگیری می کند. از طرف دیگر ساقه، شاخه وبرگ گیاهان همچون مانع، ضمن تقلیل ضربات ناشی از بر خورد قطرات باران به سطح خاک، باعث کاهش سرعت جریان های سطحی واثرات تخریبی ناشی از آنها می شود.

پوشش گیاهی خاک را از اثر مستقیم اشعه خورشید محفوظ نگه می دارد و به این ترتیب تغییرات شدید حرارت ودر نتیجه تخریب ساختمان خاک و مواد آلی محدود می شود.

 شاخه و برگ و ریشه درختان پس از پوسیدن هوموس ایجاد می کنند. هوموس ایجاد شده نفوذ پذیری وظرفیت نگهداری خاک را بالا برده، حجم آبدوی را کاهش میدهد.

 پوشش گیاهی سبب می شود که ذوب برف به کندی انجام گیرد و در نتیجه برف به مدت طولانی در سطح زمین باقی مانده و فرسایش سیلابی به وجود نیاید. پوشش گیاهی همچنین به افزایش ذخیره آب سفره زیرزمینی کمک می کند.

اثر پوشش گیاهی در کاهش فرسایش به نوع، ارتفاع، تراکم و مرحله رشد گیاه بستگی دارد.

1) نقش نوع پوشش گیاهی در فرسایش خاک

اثر گیاهان زراعی در کاهش فرسایش متفاوت است. برخی از گیاهان زراعی پوشش یکنواختی ایجاد می کنند و تراکم آنها نسبتا خوب است و بنابراین فرسایش را تاحدودی کنترل می کنند که توضیحات بیشتر در مطلب فوق آمده است.

2) نقش ارتفاع پوشش گیاهی در فرسایش خاک

گیاهانی که با سطح خاک در تماس هستند بیشتر از یک گیاهان مرتفع و بلند که سطح زمین آن لخت است فرسایش را کنترل می کنند. گیاهانی که نزدیک سطح خاک هستند انرژی جنبشی قطرات باران را می گیرند وآب به آرامی به سطح زمین می رسد، در حالی که در، گیاهان مرتفع،  با وجود اینکه انرژی قطرات باران گرفته می شود، از سوی دیگر به علت وجود فاصله زیاد از بالای درخت با سطح زمین،  قطرات باران که از آن ریزش می کند می تواند فرسایش ایجاد کند.

 همچنین گیاهانی که با خاک تماس دارند سرعت جریان را تقلیل می دهند و در نتیجه عمق جریان افزایش می یابد. این افزایش عمق جریان، جدا شدن ذرات خاک به وسیله قطرات باران را کاهش می دهد، زیرا در واقع مانعی بین خاک و ضربه قطرات باران به وجود می آورد. این نوع گیاهان فرسایش شیاری را به میزان قابل توجهی کاهش می دهند، زیرا مقدار زیادی از نیروی برشی جریان را جذب می کنند،  با کم شدن نیروی برشی جریان آب قادر نخواهد بود مقدار زیادی از ذرات خاک را جدا سازد.

3) نقش تراکم پوشش گیاهی در فرسایش خاک

گیاهان متراکم مانند علوفه خیلی بیشتر از گیاهان زراعی فرسایش را کنترل می کنند. نتیجه تحقیقات نشان داده است که متوسط خاک از بین رفته از اراضی مزروعی بسیار بیشتر از اراضی زیر پوشش علوفه در سال می باشد.

4) نقش مرحله رشد گیاه در فرسایش خاک

اثر گیاه در حفاظت خاک معمولاً همگام با رشد و نمو آن افزایش می یابد.  میزان فرسایش معمولاً در مراحل بعدی رشد گیاه کمتر از مراحل اولیه رشد می باشد. البته این بدان معنا نیست که میزان فرسایش در مراحل بعدی رشد همواره کمتر از مراحل اولیه رشد می باشد،  این امر در صورتی درست است که توزیع باران های فرسایش زا در تمام رشد یکسان باشد، در حالی که ممکن است باران های خیلی شدیدی در مراحل بعدی رشد ببارد که فرسایش حاصل از آن بیشتر از فرسایش مراحل اولیه رشد باشد. پوشش گیاهی علاوه بر اینکه به طور مستقیم در میزان فرسایش اثر می گذارد، به طور غیر مستقیم نیز در آن تأثیر دارد. معمولا زمین لخت نسبت به زمین هایی که زیر پوشش گیاهی هستند زود تر و عمیق تر یخ می زنند.

 نوع پوشش گیاهی یک منطقه علاوه بر اینکه در میزان فرسایش محدوده خود تأثیر دارد در میزان فرسایش اراضی مزروعی واقع در پایین دست نیز اثر می گذارد. برای نمونه اگر در دامنه هاگیاهان مرتعی کشت شده باشد حفاظت خاک این مراتع تقریباً قطعی است اما به هرحال مقداری از آب جاری شده، می تواند در اراضی مزروعی پائین دست فرسایش به وجود آورد. در حالی که اگر در این دامنه ها به جای مرتع جنگل کاری شده باشد، در اراضی مزروعی پایین دست تقریباً فرسایشی به وجود نخواهد آمد، زیرا جنگل ها میزان آبدوی را به مقدار زیادی کاهش می دهند. درواقع جنگل ها مخازنی هستند که آب مازاد را در خود ذخیره می کنند.

کنترل فرسایش  به وسیله تأسیسات ساختمانی

• تأسیسات  موقت

غالبا اتفاق می افتد که برای رویاندن گیاه به دلیل شسته شدن گیاهان تازه کشت شده و یا نبودن خاک کافی، رویش گیاهان با اشکال روبرو می شود. در چنین شرایطی جا دارد از نوعی ساختمان موقت استفاده گردد تا از گیاهان تازه کشت شده وآسیب پذیر برای  مدتی محافظت عمل آید. از جمله این تأسیسات می توان به بندهای توری سنگی، بند های مشبک، بند های چپری، خشکه چین ، بند سبک فلزی و... اشاره کرد.

• تأسیسات دائمی

در بعضی از موارد شرایطی وجود دارد که مساله را می توان به تنهایی با استفاده از تأسیسات دائمی حل کرد. مهمترین نکته در موفقیت این بناها این است که کار باید به طور کامل و با دقت انجام گیرد، زیرا همه شرایط موجود مخالف آنها و در جهت عدم موفقیت آنها است. از جمله ساختمان های دائمی میتوان سدهای لای گیر، سدهای تنظیمی، شیب شکن ها، سد های بتنی کوتاه،  بند های سنگی ملاتی وگابیونها یا سد های توری سنگی را نام برد.

احیاء مناطق فرسایش یافته

بهترین رفتار با بعضی از زمین ها این است که لم یزرع باشند، در غیر این صورت با تبدیل آنها به زمین های زراعی حتی با صرف هزینه های بالا در معرض فرسایش شدید قرار می گیرد. دراین میان نیز زمین هایی هستند که به دلیل استفاده غلط یا عدم مدیریت صحیح سیر قهقرایی در پیش گرفته اند  و احیاء آنها عملی قابل توجیه است. علائمی مانند پوشش گیاهی کم وپراکنده، رواناب زیاد،  نفوذ پذیری کم و فرسایش شدید نشان دهنده نیاز این مناطق به عملیات احیاء می باشد. از جمله این عملیات توسعه پوشش گیاهی، انتخاب ارقام مناسب، استفاده از کود های شیمیایی، عملیات مناسب خاک ورزی و سایر عملیات اجرایی می باشد.

فرسایش بادی

در مقیاس جهانی اهمیت وخطر فرسایش بادی کمتر از فرسایش آبی است ولی گاهی ابعاد  وعظمت آن از فرسایش آبی بزرگ تر می باشد.  به عنوان مثال در سال های 1934-1930 فرسایش بادی در مرکز وجنوب آمریکا فاجعه ای به وجود آورد.  فاجعه به اندازه ای بود که باد  از دشت های وسیع حدود300 میلیون تن خاک را برد و شهرها و قصبات، اتومبیل ها و وسایل کشت و زرع را در زیر خود مدفون ساخت. بررسی ها نشان داده است که در هشت دشت بزرگ در آمریکا میزان فرسایش بادی چهار برابر فرسایش آبی بوده است.  در واقع عدم مدیریت صحیح در شخم اراضی همچنین کاهش ظرفیت مراتع به علت چرای شدید باعث تشدید فرسایش بادی در این دشت ها شده است.

همانطور که در مناطق پر باران فرسایش آبی اهمیت دارد در مناطق خشک و نیمه خشک نیز فرسایش بادی عامل اصلی فرسایش است وآثار نامطلوب آن را می توان به صورت کویر و بیابان ملاحظه نمود.

فرسایش بادی در تمام مناطق دنیا اتفاق می افتد و سبب خسارت می گردد. بررسی ها نشان داده اند که خسارت حاصل از  فرسایش بادی در سال های خشک شدیدتر است.

فرسایش بادی عبارتست از کنده شدن، انتقال و رسوب مواد خاک به وسیله باد می باشد. باد در صورتی فرسایش شدیدی را به وجود می آوردکه از سرعت قابل ملاحظه های برخودار باشد و مانعی جدی در مسیرش وجود نداشته باشد. در مناطق لخت با پوشش نباتی بسیار پراکنده یا مناطق ساحلی و به خصوص در اراضی وسیع بیابانی باد قادر به جابجایی مقادیر زیادی از مواد می باشد.

 علل اصلی فرسایش بادی را به شرح زیر می باشد: 1- خاک سست، حاوی ذرات ریز وخشک است 2- سطح خاک صاف و بایر است  3- باد شدید است، می توان انتظار فرسایش را داشت.  در واقع حاکمیت اقلیم خشک و نیمه خشک،  فقدان پوشش گیاهی و پوشش حفاظتی مناسب برای خاک، کاهش مواد آلی وتخریب ساختمان خاک و بلاخره حضور فعال باد از عوامل اصلی پیدایش این شکل فرسایش خاک است با توجه به موضوعات بالا هرجاکه 1- خاک فشرده است ، مرطوب است و دارای خاکدانه های پایدار یا  کلوخه های به اندازه کافی بزرگ که در مقابل باد مقاومت کنند  2- سطح خاک زبر است یا از پوشش گیاهی پوشیده شده است 3- سرعت باد در نزدیکی سطح زمین تا اندازه ای کاهش یافته است، فرسایش بادی ممکن است کم بوده یا اصلاً وجود نداشته باشد.

فرسایش بادی گرچه در مناطق خشک و نیمه خشک بسیار  معمول می باشد اما بررسی ها نشان داده است که این فرسایش در بعضی از مناطق دارای شرایط آب و هوایی مرطوب نیز به صورت وسیعی ایجاد می گردد.  فرسایش بادی اصولاً با خشکی هواست و با کم شدن رطوبت خاک افزایش می یابد. انواع خاک ها و اجزای تشکیل دهنده آنها تحت تأثیر فرسایش بادی قرار می گیرند و اجزای ریزتر آنها تا ارتفاع های بسیار زیاد وتا فواصل خیلی دور که به چند صد کیلومتر می رسد، حمل می شوند،  نمونه های زیادی از این نوع انتقال وجود دارد باد های قوی باعث انتقال  و رسوب مواد لسی می شود که این رسوبات از لحاظ کشاورزی اهمیت دارند.

اثرات مخرب فرسایش بادی

اثرات مخرب فرسایش بادی گاهی بسیار جدی است. در نتیجه آن نه تنها اراضی مزروعی، خاک های غنی خود را از دست می دهند بلکه خاک پای محصولات زراعی نیز به نقاط دورتر حمل می شوند و در اثر باقی ماندن ریشه گیاهان در هوای آزاد نباتات از بین می روند. فرسایش بادی ممکن است موادی را باخود آورده و باعث پوشانیده شدن گیاهان،  محصولات زراعی، پرچین ها، ساختمان ها و شاهراه ها شده وبه آنها صدمه وارد سازد.

شرایط لازم جهت فرسایش بادی

شرط لازم برای وقوع  فرسایش در سطح وسیع  عبارتست از 1- خاک خشک باشد زیرا فقط خاک خشک است که به وسیله باد منتقل می شود.( اصولاً در مناطقی این شرط را داریم که میانگین بارندگی سالانه کمتر از 250 میلی متر باشد). شرط دوم این است که باد های یکنواخت و مداوم در تمام سطوح وجود داشته باشد. وجود چنین بادهایی فقط در مناطقی که زمین های مسطحی دارند  امکان پذیر می باشد. بدیهی است که این قانون کلی عمومیت نداشته و استثناهای محلی وجود دارد.

مناطقی از دنیا که این دو شرط را دارند و مستعد فرسایش بادی هستند از دشت بزرگ که به کاسه گرد و غبار معروف است (در امریکای شمالی، بیابان کالاهاری در افریقا، صحرای آفریقا، آسیایی مرکزی (به خصوص استپ روسیه) و استرالیای مرکزی)

فرسایش بادی در ایران

ایران بین شرق و غرب آسیا، نواحی گرم جنوب و معتدل شمال واقع شده است و در مسیر جریان های مهم هوایی بین آسیا، اروپا، افریقا، اقیانوس هند و اقیانوس اطلس قرار گرفته است. کشور ایران در معرض وزش بادهایی قرارگرفته است که در زمستان از غرب یعنی اقیانوس اطلس، دریای مدیترانه و از شمال شرقی یعنی آسیای مرکزی و در تابستان معمولاً از شمال غربی یعنی حدود اسکاندیناوی ونیز از جنوب یعنی اقیانوس هند می وزد.

1. بادهای شمال غربی  این بادها از مهرماه تا اردیبهشت ماه از سواحل مدیترانه و دریای سیاه وکوههای زاگرس به ایران می رسد.

2. بادجنوب شرقی این باد از قسمت های اقیانوس هند گذشته و در فصل بهار و تابستان به سمت ایران می وزد.

3. باد شمال شرقی  این باد از سهمگین ترین باد ایران بوده ومشهور به باد 120 روزه سیستان است.  سرعت وزش این باد به 120 کیلومتر در ساعت نیز می رسد. سرچشمه این باد از فلات پامیر و صحاری هرات بوده و از سرحد شرقی افغانستان وارد ایران می شود ومعمولاً از اردیبهشت ماه تا مرداد ماه جریان پیدا می کند. این باد سبب فرسایش شدید وحرکت شن های روان می گردد. دراثر این باد تبخیر در همه جا به شدت صورت گرفته و ضمنا مقدار شوری خاک به طور نسبی بالا می رود.

تمام سطح ایران در معرض وزش های باد های الیزه واقع است ولی کوه های مرتفع کشور مانع از آن هستند که این بادها در ایران احساس شوند. بنابر این فقط در صحاری مرکزی وکویر لوت که سطح آنها تقریباً عاری از ارتفاعات است، تا اندازه ای از این بادها وجود دارد. جهت وزش آنها تقریباً از مشرق به مغرب است. شدت آنها بر حسب فصول مختلف تغییر می کند و در بعضی  از ماهها شدت آنها زیاد شده و سبب حرکت تپه های شنی می شود.

مقدار بارندگی در اکثر نقاط مرکزی، جنوب غربی، شمال و غرب کشور در حدی است که شرایط فرسایش بادی را ندارد. بنابر این در این مناطق فرسایش بادی قابل توجهی وجود ندارد.  در بخش قابل توجهی از ایران شامل مناطق کویری و جاهایی که میزان بارندگی زیر 100 میلی متر در سال است مانند شرق وجنوب شرقی کشور،  بخشی از فلات مرکزی، شرق استان اصفهان نائین، اردستان، کاشان، استان یزد، استان کرمان، سیستان و بلوچستان، فارس، بخش کوچکی از خوزستان، خراسان جنوبی و قسمتی از استان مرکزی شرایط برای وقوع فرسایش بادی مساعد است.

به طور کلی در مناطق خشک و نیمه خشک ایران، اراضی زیادی تحت تأثیر فرسایش بادی قرار دارند. شدت فرسایش بادی به خصوص در خوزستان،کرمان، سیستان و بلوچستان و برخی از مناطق حاشیه کویر به علت رژیم اقلیمی خشک اهمیت فوق العاده ای دارد. در این مناطق از یک طرف به علت شور بودن یا نامناسب بودن زمین پوشش گیاهی کافی وجود ندارد و از طرف دیگر هوای گرم بهار و تابستان خاک ها را خشک کرده و به صورت پودر درآورده است. حدود 80  میلیون هکتار از مساحت کشور ما را مناطق کویری و تپه های ماسه ای و یا مناطقی که پوشش گیاهی آن ناچیز است می پوشاند. این اراضی بیشتر در استان های سیستان و بلوچستان، خوزستان، خراسان، کرمان، یزد، مرکزی، سمنان و استان های ساحلی قرار دارند که مرتبا فرسایش بادی شهرها، دهات و خطوط ارتباطی این مناطق را مورد هجوم قرار می دهد و اقتصاد روستایی را تهدید می نماید و موجب مهاجرت سکنه آن به نقاط دیگر می گردد. از این مساحت حدود 12 میلیون هکتار را ریگ های روان اشغال کرده است که 6 میلیون هکتار آن را تپه های شنی فعال می دهد که به طور دائم زمین های زراعتی، روستا ها و شهر ها را تهدید می نماید. علاوه بر این فرسایش بادی به طور موضعی، در نقاط مختلف ایران یافت می شود.   

عوامل مؤثر در فرسایش بادی

 باد در بیابانها به طور مؤثرتر عمل می نماید، نه به دلیل اینکه باد در محیط های خشک قویتر از محیط های مرطوب است بلکه به دو دلیل 1-  داشتن سطوح زمین خشک 2- وجود پوشش گیاهی بسیار پراکنده. بنابر این بادهای با سرعت زیاد همواره سبب فرسایش نمی شوند و بادهای فرساینده سبب فرسایش یکسان در تمام موقعیت ها نمی شوند. برای اینکه برنامه های حفاظت خاک با موفقیت  بیشتری انجام پذیرد باید اطلاعاتی در مورد شدت فرسایش و عوامل مؤثردرآن و مساحتی که تحت فرسایش قرار دارد داشته باشیم. باید در نظر داشت که معمولاً نمی توان عامل مشخص معینی را به عنوان عامل اصلی فرسایش بادی در یک منطقه معرفی نمود، بلکه شرایط فرسایش موجود در منطقه را باید معلول تأثیرات متقابل مجموعه عوامل مؤثر در ایجاد فرسایش بادی دانست.

عوامل مؤثر در فرسایش بادی عبارتند از : خصوصیات خاک، آب وهوا، زبری سطح خاک ، پستی و بلندی و طولی از زمین که در معرض باد قرار می گیرد.

نقش خصوصیات خاک در فرسایش بادی

مقدار فرسایش بادی در خاک های مختلف متفاوت است ویژگی های خاک بر جابجایی ذرات آن توسط باد تأثیر می گذارد.  مهم ترین ویژگی های خاک که در فرسایش پذیری آن مؤثرند عبارتند از : بافت خاک،  چسبندگی ذرات خاک،  ساختمان خاک،  ماده آلی، رطوبت خاک و شکل ذرات.

بافت خاک

اندازه و وزن مخصوص ذره خاک در فرسایش پذیری آن مؤثرند. در واقع این دو عامل به صورت مشترک وزن ذره و در نتیجه فرسایش پذیری آن را تعیین می کنند. ذره خاک موقعی منتقل خواهد شد که اولاً به اندازه کافی سبک و قابل حمل باشد و ثانیاً به اندازه کافی درشت باشد تا قسمتی ازآن در معرض باد قرار گیرد. حداقل قطری که که در معرض باد قرار می گیرد 1/0 میلی متر است.

 چسبندگی ذرات خاک

هرچه چسبندگی ذرات خاک بیشتر باشد خاک در فرسایش بادی مقاوم تر است. در رابطه با فرسایش بادی اهمیت  مواد الی و سایر عوامل سیمان کننده کاملاً روشن می باشد. خاک های شنی که فاقد این عوامل سیمان کننده هستند به آسانی فرسایش می یابند. در خاک هایی که رس آنها کم و میزان ماسه ریز و سیلت آنها فراوان باشد، خاکدانه به طور ضعیف تشکیل می شود. اگر این خاک ها در معرض بادهای با سرعت بیشتر از 20 کیلومتر در ساعت قرار گیرند ذرات آنها به سهولت جدا شده و حمل می گردند.

ساختمان خاک

خاک های بدون ساختمان  به دلیل عدم چسبندگی مستعد فرسایش بادی هستند، در حالی که خاک هایی که ساختمان دانه ای مناسبی دارند،  مقاوم به فرسایش بادی هستند حتی اگر مواد تشکیل دهنده آن ذرات ریز مستعد فرسایش بادی باشند. بررسی ها نشان داده است که فرسایش پذیری یک خاک سله بسته حدود یک ششم خاک بدون سله می باشد. البته باید در نظر داشت که این پدیده دوام ندارد، به این ترتیب که سطح خاک سله بندی شده در اثر سایید گی حاصل از فرسایش بادی شکسته شده و فرسایش شدیدی به وجود می آورد.

ماده آلی خاک  

ماده آ لی در میزان فرسایش پذیری مؤثر است. اگر مواد آلی خاک از بین برود خاکدانه ها شکسته شده و به ذرات ریزتری تبدیل می شوند که به سهولت به وسیله باد منتقل می گردند. البته باید در نظر داشت خاک های حاوی مواد آلی نیز خاک را مستعد فرسایش بادی می سازد. به طور مثال می توان خاک های آلی سبک مرداب ها و خاک های توربی را نام بردکه به علت سبکی، حساس به فرسایش بادی هستند. موادآلی به نحو دیگری نیز مؤثر است به این ترتیب که رطوبت زیادی را در خود جذب کرده و رطوبت خاک را بالا می برد.

رطوبت خاک

خاک ها وقتی به فرسایش بادی حساسند که خشک باشند. باد ذرات خشک را به آسانی منتقل می نماید. خاکی که سطح آن  رطوبت کافی داشته باشد منتقل نخواهد شد زیرا ذرات و دانه های مرطوب خاک در اثر نیروی کوهزیون(جاذبه یا چسبندگی بین ذرات خاک) ناشی از پوسته آب بین ذرات تقریباً پایدار هستند.

شکل ذرات

 شکل ذرات خام در نحوه جا به جایی آنها اثر دارد. هرچه تعداد سطوح نامنظم ذرات و در نتیجه سطح آنها بیشتر باشد جابه جایی آنها به همان نسبت آسانترخواهد بود. بنابر این ذرات با سطوح نامنظم نسبت به کروی آسانتر حمل می شوند، زیرا ذرات کروی به علت شکل آئرودینامیکی دیرتر به حالت تعلیق در می آیند.   

نقش آب و هوا در فرسایش بادی

مهمترین عوامل آب و هوایی که در فرسایش بادی تأثیر دارند عبارتند از : بارندگی، درجه حرارت و باد.

بارندگی

بارندگی تأثیر ویژه ای در فرسایش بادی دارد که بر حسب مقدار، شدت و توزیع آن در فرسایش بادی مؤثر است.

 مناطقی در معرض فرسایش بادی قرار دارند که باران سالیانه آنها کمتر از 300 میلی متر می باشند و یا دارای بارندگی بیشتر بوده ولی فصل خشک طولانی تر دارند و یا دارای خاک های آسیب پذیر باشند.

باران های شدید با خرد کردن کلوخ ها و خاکدانه ها و جدا ساختن ذرات فرسایش پذیر فرسایش بادی را افزایش می دهند زیرا این ذرات جدا شده به محض خشک شدن سطح زمین، در اثر باد منتقل می شوند.

 توزیع بارندگی نیز در فرسایش بادی مؤثر است زیرا در توزیع رطوبت خاک اثر دارد و در درجه حرارت خاک مؤثر است. علاوه بر این خیس شدن وخشک شدن، یخ بستن وآب شدن متناوب زمین سبب خرد شدن پوسته سطح وکلوخ ها شده و در نتیجه خاک را به فرسایش بادی مستعد می سازد.

درجه حرارت

حرارت با افزایش تبخیر میزان رطوبت خاک را کم می کند. با کم شدن رطوبت خاک ، فرسایش بادی فعال می گردد. به طور کلی بادهای شدید و طوفانی مخصوصاً در مناطق گرم وخشک یکی از مهم ترین عوامل مؤثر در فرسایش می باشد زیراکه تغییرات در نواحی گرم وخشک یکی از مهم ترین عوامل در فرسایش می باشد و تغییرات زیاد سبب فرسوده شدن سنگ ها می شودکه در نتیجه به وسیله باد منتقل می شوند.

باد

 نقش باد در فرسایش از دو جهت اهمیت دارد : یکی اینکه باد عامل اصلی فرسایش بادی است و دیگر اینکه باد با افزایش تبخیر،  میزان رطوبت خاک را کاهش داده وآن را مستعد فرسایش بادی می سازد. این امر در مناطق خشک اهمیت بیشتری دارد زیرا در این مناطق باد رطوبت لایه نازک سطحی را سریعاً و به اندازه کافی کاهش داده و مستعد فرسایش می سازد.

 سرعت باد سبب می شود هوای مرطوب ناشی از تبخیر با هوای خشک جابه جاشده و از تعادل رسیدن آب و هوای محیط بالای آن جلوگیری نماید. در واقع همواره در محیط جو مقداری بخار آب وجود دارد. هنگامی که تبخیر اتفاق می افتد مولکولهای آب آزاد شده و به جوانتقال یافته و با مولکول های آب موجود در جو برخورد می نمایند. حال اگر هیچگونه جریان هوایی، در سطح مجاور آب وجود نداشته باشد تبادل مولکولی بین آب و هوا به مرحله تعادل می رسد. به عبارت دیگرجو مجاور سطح آب قابلیت پذیرش بخار آب را از دست داده و تبخیر کاهش می یابد. اما اگر هوای بالای سطح آب حرکت داشته باشد، باد مولکول های آب موجود در هوا را  با خود می برد و محیطی را ایجاد می کند که ظرفیت پذیرش مولکول های آب بیشتری را دارد. هرچه سرعت جابه جایی هوا یا سرعت باد بیشتر باشد انتقال مولکول های آب از سطح آب به جو سریع تر اتفاق می افتد و لذا بایستی با افزایش سرعت باد مقدار تبخیر نیز افزایش یابد. افزایش تبخیر در نتیجه بالا رفتن سرعت تا آنجا ادامه پیدا می کند که باد بتواند تمام مولکول های آب را از محیط جو مجاور سطح آب خارج نماید. افزایش سرعت  بیش از حد، تأثیر قابل ملاحظه ای در افزایش مقدار تبخیر ندارد.

زبری سطح خاک

فرسایش بادی در محل هایی که سطح خاک زبر و ناهموار باشد دارای شدت کمتری است. اثر زبری در فرسایش خاک بستگی به ارتفاع، شکل و جهت آن نسبت به باد دارد. زبری سطح خاک معمولاً به وسیله کلوخ ها و جوی پشته ها ایجاد شده در اثر انجام عملیات شخم به وجود می آید. برجستگی های سطح زمین به دو روش اصلی در فرسایش بادی مؤثر است:

الف ) زبری سطح خاک سرعت باد را در سطح زمین کاهش داده و در نتیجه میزان فرسایش را محدود می سازد. در واقع در یک سطح کلوخه دار سرعت باد در نزدیکی سطح زمین به مقدار قابل ملاحظه ای کمتر از سطح هموار می گردد.

ب ) در سطوح زبر خاک در حال حرکت به دام افتاده و در حد فاصل زبری متوقف می شوند.

نقش پستی بلندی در فرسایش بادی

پستی و بلندی فرسایش را محدود می سازد. بنابراین زمین های مسطح بیش از اراضی  بلند در معرض فرسایش بادی قرار خواهد گرفت.

نقش اثر طولی از زمین که در فرسایش بادی ، در معرض باد قرار می گیرد.

اگر در زمینی مانعی برای حرکت باد وجود نداشته باشد میزان فرسایش بادی با عرض نوار فرسایش یافته افزایش می یابد. یعنی در یک سطح فرسایش پذیر طولانی حمایت نشده میزان فرسایش هرچه از نقطه شروع دورتر رویم افزایش می یابد و به حداکثر می رسد که به این صورت ذرات ریزتر در قسمت های دورتر انباشته خواهد شد. سپس موقعی می رسد که باد دیگر نمی تواند مواد بیشتری را حمل کند زیرا که باد به بالاترین ظرفیت حمل خود رسیده است. البته در این حالت باد در حین عبور از منطقه ممکن است بعضی از ذرات را فرسوده کند و این در صورتی است که بعضی از مواد منتقله خود را ته نشین کند. به طور کلی افزایش فرسایش با طول منطقه، به علت افزایش تدریجی قدرت فرسایندگی باد است که آن هم به علت برداشت تدریجی مواد از سطح خاک و افزایش غلظت آن می باشد.

مراحل فرسایش بادی

فرسایش بادی دارای سه مرحله برداشت، حمل و رسوبگذاری است.

الف )‌ مرحله برداشت

 تمامی بادها سرعت کافی برای شروع حرکت ذرات و جابه جایی آنها را ندارند. برای شروع حرکت  ذرات  خاک سرعت باد باید به سرعت آستانه فرسایش رسیده باشد. حداقل سرعت لازم برای شروع حرکت ذرات در مورد خاک مزرعه که مخلوطی از ذرات به ابعاد مختلف می باشد معمولاً حدود 21 کیلومتر در ساعت در ارتفاع 30 سانتی متری از سطح خاک است.

ب )‌ حمل ذرات به وسیله باد

 انتقال ذرات خاک و شن به وسیله باد معمولاً برحسب ابعاد آنها به سه طریق کاملاً متمایز، به صورت معلق شدن ذرات در هوا، بالا وپایین رفتن در روی سطح یعنی جهشی و غلطیدن یا خزیدن درروی سطح انجام می گیرد. این سه نوع حرکت معمولاً به طور همزمان صورت می پذیرد.

ذراتی که خیلی نزدیک بستر حرکت می کنند بار بستر نامیده می شوند. این نوع حرکت شامل حرکت جهشی که در آن ذرات به طور جهشی حرکت می کنند و حرکت لغزشی که در آن ذرات در اثر نیروی افقی باد یا در اثر برخورد ذرات جهشی در سطح زمین غلطیده یا سٌر می خورند می باشد.

جریان هوای متلاطم قادر است ذره را تا موقعی که سرعت باد قائم متلاطم بیش از سرعت ته نشینی ذره است در حال تعلیق نگهدارد.

ج ) رسوب ذرات

فاصله خاک حمل شده از محل اولیه بستگی به سرعت باد و اندازه و وزن ذرات و خاکدانه دارد. ته نشینی مواد وقتی اتفاق می افتدکه نیروی ثقل بیشتر از نیروی نگهداری ذرات در هوا باشد و این اغلب وقتی است که جریان باد قطع شده و یا سرعت آن به پایین تر از سرعت حد لازم برای حمل مواد برسد. نوع رسوب همانند نوع حرکت بر اساس اندازه و وزن ذرات می باشد.

روش های کنترل فرسایش بادی

مطالعاتی که در رابطه با کنترل فرسایش بادی انجام گرفته نشان داده است که مقدار فرسایش بادی به سرعت باد و خصوصیت زمین بستگی دارد، بنابراین برای مبارزه با فرسایش بادی دو روش اساسی وجود دارد که عبارتند از:

الف )‌ کاهش سرعت باد در نزدیکی سطح زمین تا حدی که کمتر از سرعت آستانه فرسایش گردد.

ب )‌ کنترل عواملی که بر خصوصیات خاک مؤثرند مانند حفاظت رطوبت و شخم.

با توجه به هزینه های سنگین کنترل فرسایش بادی و دشوار بودن شرایط، انتخاب شیوه ای اصولی و فنی در جهت کنترل مناطق حساس به فرسایش بادی علاوه بر افزایش راندمان کار در کاهش هزینه ها نیز مؤثر خواهد بود. کنترل فرسایش بادی به روش های مختلف انجام می گیرد که عبارتند از:

1) استفاده صحیح از زمین

از آنجایی که عامل اصلی فرسایش بادی استفاده نامناسب و یا غلط از زمین است، بنابراین اصل اساسی در کنترل فرسایش بادی استفاده صحیح از زمین می باشد. به طور مثال نباید شرایط طبیعی زمینی که برای کشاورزی مناسب نیست بر هم زد.

2) حفظ رطوبت خاک

افزایش رطوبت خاک اثر قابل توجهی در مقاومت خاک در مقابل باد دارد. رطوبت خاک، چسبندگی و وزن ذره ها را افزایش می دهد به نحوی که باد های شدیدتری برای به حرکت درآوردن ذره لازم است.

 از آنجاییکه فقط خاک خشک توسط باد منتقل می شود بنابراین هرعملی که سبب حفظ رطوبت خاک گردد برای کنترل فرسایش بادی مفید می باشد. حفاظت رطوبت خاک به ویژه  در نواحی خشک و نیمه خشک برای کنترل فرسایش بادی و تولید محصول اهمیت دارد. برای حفظ رطوبت خاک می توان از سه روش اصلی استفاده کرد:

• افزایش نفوذ پذیری

• کاهش تبخیر

• جلوگیری از رشد علف هرز

که موارد نامبرده را می توان با عملیاتی از قبیل تراس بندی، کشت در روی خطوط تراز ،کشت نواری، استفاده از مالچ و انتخاب گیاهان مناسب انجام داد.

3) ایجاد خاکدانه های درشت در خاک سطحی

باد ابتدا ساختمان وکلوخه های خشک را متلاشی کرده و سپس ذرات ریز را جدا و منتقل می سازد. این ذرات ریز که به وسیله باد منتقل می شوند قدرت فرسایندگی آن را افزایش می دهند و در اثر برخورد به خاک، ذرات بیشتری را منتقل می سازند. بنابراین  پایداری خاکدانه ها وکلوخه ها نقش مؤثری در کاهش فرسایش بادی دارد. بنابراین برای مقابله با فرسایش بادی لازم است ساختمان خاک را اصلاح نمود.

 از آنجایی که فرسایش بادی تحت تأثیر اندازه و وزن مخصوص ظاهری خاکدانه است، بنابراین برای افزایش ثبات خاکدانه ها در مقابل فرسایش بادی لازم است عملیاتی را به کاربرد که باعث تشکیل خاکدانهای درشت مقاوم به فرسایش گردد. بعلاوه، چون قسمت اعظم فرسایش بادی به وسیله عمل جهشی انجام می گیرد، لذا برای کاهش آن  بایستی ذرات خاک را به صورت تکه های درشت تر  از آنچه برای عمل جهشی لازم است درآورد. بنابراین با تولید خاکدانه های درشت نیروی باد قادر به جابه جایی آنها نخواهد بود. خصوصیاتی از خاک مانند بافت، مواد آلی، کاتیون های تبادلی، کربنات کلسیم آزاد، فعالیت میکربی، اکسیدهای آهن وآلومینیوم در اندازه  و پایداری خاکدانه ها مؤثرند.

4) استقرار پوشش گیاهی

بعضی از خاک ها به طور طبیعی بسیار فرسایش پذیر بوده ولی همواره در این رابطه عامل اصلی که باعث برداشت خاک شده عدم پوشش کافی می باشد. در واقع پوشش فقیر زمین باعث می شود که بادهای قوی خاک های لخت را مورد فرسایش قرار داده و آنها را به نقاط دیگرحمل نماید. بنابراین بهترین، ارزان ترین و مؤثر ترین روش برای جلوگیری از فرسایش بادی، پوشاندن سطح زمین به  وسیله گیاهان طبیعی می باشد. هرچه میزان پوشش گیاهی بیشتر باشد، نقش آن بهتر و بیشتر نمایان می شود. اگر زمین دارای پوشش گیاهی طبیعی باشد، فرسایش بادی ناچیز خواهد بود. بنابراین نگهداری پوشش محافظ برروی سطح خاک در کنترل  فرسایش بادی حائز اهمیت است.  مهمترین نقش پوشش گیاهی کاهش سرعت باد است. البته ریشه گیاهان نیز با به هم پیوستن ذرات خاک حساسیت آنها را به فرسایش کاهش می دهد.

5) قرار دادن بقایای محصول

بادهای شدید و خشک همراه با درجه حرارت بالا (بادهای گرم وخشک)، فرسایش را به خصوص در خاک هایی که حساس به فرسایش بادی هستند، تشدید می کنند. برای کنترل فرسایش در این شرایط می توان بقایای گیاهان را در سطح خاک قرار داد. بقایای محصول قرار داده شده در سطح زمین به خصوص اگر بلند و انبوه باشد تقریباً به اندازه خود پوشش گیاهی زنده،  فرسایش بادی را کنترل می کند.

 بقایای محصول از یک سو سرعت باد را کاهش داده و فرسایش را محدود می سازد و از سوی دیگر حرکت و خاک فرسوده شده را متوقف می سازد. بعلاوه در برخی از مناطق برف را در زمستان نگه داشته و رطوبت خاک را در بهار افزایش می دهد. اثر بقایای  محصول در سطح زمین وقتی در کنترل فرسایش بادی بیشتر است که همراه با زبری سطح زمین باشد که این عمل را اصطلاحا "پوشش همراه با شخم" می گویند.

6) پوشش های مصنوعی

برای افزایش پایداری سطح خاک، علاوه بر پوشش گیاهی و بقایای محصول می توان از پوشش های مصنوعی نیز استفاده نمود. از جمله پوشش های مصنوعی می توان از شن خیلی درشت، سنگریزه ریز، فیبر ومواد مشابه استفاده نمود. علاوه بر مواد ذکر شده، مواد دیگری نیز برای کنترل فرسایش بادی وجود دارد که می توان آنها را به صورت لایه نازکی روی سطح زمین پاشید مانند مالچ نفتی و املسیونهای رزینی که برای کنترل فرسایش بادی در سطوح محدود مانند تثبیت خاکریز، جاده ها و باند هواپیما مورد استفاده قرار می گیرد.

7) ایجاد زبری در سطح خاک

فرسایش بادی در مناطقی که سطح خاک ناهموار است، دارای شدت کمتری می باشد. زیرا یک سطح ناهموار سرعت باد را کاهش می دهد. بنابراین حبس ذرات فرسایش یافته امکان پذیر می باشد. ناهمواری سطح خاک را می توان به وسیله روش های صحیح شخم که باعث ایجاد کلوخه ها بزرگ و یا پشته هایی در سطح خاک می شود، به وجود آورد، باید زمین را کمی بعد از قطع  بارندگی شخم زد. نقش ناهمواری ها به ویژه اگر شخم عمود بر جهت باد غالب زده شود بیشتر خواهد بود.

8) انجام شخم عمیق

شخم عمیق با به وجود آوردن سطح زبر وکلوخه های میزان فرسایش بادی را محدود می سازد. برای آنکه بالاترین درجه زبری به دست آید، بهتر است پس از بارندگی زمین هرچه زود تر شخم زده شود. مزایایی که انجام شخم عمیق در کنترل فرسایش بادی دارد بستگی به نوع خاک خواهد داشت. شخم عمیق موقعی رضایت بخش است که بتواند مقادیر زیادی از کلوخ های رس لایه های پایین را به سطح خاک بیاورد. این کلوخ های رسی به سطح آورده شده در مقابل فرسایش بادی مقاومت می کنند.

9) شخم اضطراری

در مواردی که خاک در قسمتی از منطقه ای شروع به فرسایش می کند، ممکن است در تمامی منطقه گسترش یابد. در این حالت برای تثبیت سریع خاک وجلوگیری از گسترش فرسایش بادی لازم است بلافاصله سطح زمین را با انجام شخم، زبر و ناهموار نمود تا سرعت باد در سطح خاک کاهش یافته و ذرات خاک در حال حرکت متوقف شوند. این نوع شخم را شخم اضطراری گویند. شخم اضطراری در واقع عبارت است از شخم کردن در نوارهایی از زمین در جهت عمود در جهت باد به منظور ایجاد سطحی نا هموار وکلوخه دار برای اینکه بتوان حرکت ذرات سطحی به وسیله حرکت جهشی و خزشی را به طور موقت،  متوقف ساخت. پس از ایجاد نوارها باید بین آنها را کشت نمود. شخم اضطراری اساساً یک اقدام موقتی بوده و به منظور کنترل فرسایش تا زمان  فراهم آمدن امکان موقتی بوده و به منظور کنترل فرسایش تا زمان فراهم آمدن اعمال راه حل دائمی تری مورد استفاده قرار گیرد.

10) ایجاد موانع در مسیر باد

میزان فرسایش بادی در یک زمین فرسایش پذیر به تدریج تشدید می شود. برای کاهش میزان فرسایش بادی، لازم است طول زمین را با ایجاد موانعی در مسیر باد، کوتاه کرد. در مواردی که ایجاد موانع در سطح زمین عملی نباشد یا نخواهیم موانعی ایجاد کنیم،  به منظور کاهش طول  زمین فرسایش پذیر، مزارع  قطعه بندی می شود به نحوی که عرض آنها باریک و طول آنها  عمود بر جهت باد غالب باشد.  

مؤثر بودن یک مانع به ارتفاع، شکل، تخلخل، طول و موقعیت آن نسبت به جهت باد بستگی دارد.

	1) ژئومرفولژی کاربردی-  فرسایش آبی	تألیف :دکتر حسن نوری
	2) حفاظت خاک	تألیف:نورمن هادسون مترجم : حسین غدیری
	3) فرسایش آبی وکنترل آن	تالیف: حسینقلی رفاهی
	4) فرسایش بادی وکنترل آن	تالیف: حسینقلی رفاهی