دوره 13، شماره 1 - ( بهار و تابستان 1404 )                   جلد 13 شماره 1 صفحات 107-97 | برگشت به فهرست نسخه ها


XML English Abstract Print


Download citation:
BibTeX | RIS | EndNote | Medlars | ProCite | Reference Manager | RefWorks
Send citation to:

Moghadami Rad M, Rizvandi V. (2025). Estimating the Amount of Runoff and Soil Erosion According to the Soil Properties and the Slope of the Skid Trails. Case Study: Loveh Forest, Golestan Province. Ecol Iran For. 13(1), 97-107. doi:10.61186/ifej.2024.533
URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-533-fa.html
مقدمی راد مصطفی، ریزوندی وحید.(1404). برآورد میزان رواناب و فرسایش خاک با توجه به شرایط بافت خاک، وزن مخصوص ظاهری، میزان ماده آلی و شیب مسیر چوب‌کشی (مطالعه موردی: جنگل لوه گالیکش) بوم شناسی جنگل های ایران (علمی- پژوهشی) 13 (1) :107-97 10.61186/ifej.2024.533

URL: http://ifej.sanru.ac.ir/article-1-533-fa.html


1- اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان گلستان، گرگان، ایران
2- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران
چکیده:   (3556 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: در دهه‌های اخیر، اثرات فزاینده تغییرات اقلیمی و فشارهای فزاینده ناشی از بهره‌برداری‌های انسانی، به‌ویژه در جنگل‌ها، موجب تشدید نگرانی‌ها پیرامون تخریب منابع پایه‌ای مانند خاک و آب شده است. در این میان، عملیات چوب‌کشی به‌عنوان یکی از مراحل اصلی بهره‌برداری جنگلی، باعث بروز تغییرات فیزیکی قابل ملاحظه‌ای در ساختار خاک و رفتار هیدرولوژیکی سطح زمین می‌گردد. این فعالیت‌ها با فشرده‌سازی خاک، کاهش پوشش گیاهی و افزایش شیب مؤثر، مستعدسازی بستر برای تشدید فرسایش سطحی و تولید رواناب را به دنبال دارند. فرآیندهای هیدروژئومورفولوژیکی از جمله تبدیل بارندگی به رواناب و انتقال ذرات رسوبی به‌شدت تحت تأثیر ویژگی‌های خاک، شیب زمین، شدت بارش و نحوه استفاده از زمین هستند. بنابر این، تحلیل اثرات این عوامل به‌صورت منفرد و متقابل، به‌ ویژه در مناطق حساس جنگلی، برای تدوین راهکارهای مدیریتی پایدار امری ضروری است. پژوهش حاضر با هدف بررسی کمی و کیفی نقش ویژگی‌های خاک و شیب زمین در فرآیند تولید رواناب، رسوب و فرسایش شیاری در مسیرهای چوب‌کشی دو پارسل ۱۰۶ و ۱۰۷ طرح جنگلداری لوه در جنگل‌های شمال ایران انجام شده است. این مطالعه تلاش دارد با ارزیابی اثرات اصلی و برهم‌کنش‌های بین این عوامل، بینش دقیقی در خصوص پیامدهای زیست‌محیطی عملیات چوب‌کشی فراهم آورد و پایه‌ای علمی را برای بهبود مدیریت منابع آب ‌و خاک ارائه دهد.
مواد و روش‌ها: جهت دستیابی به اهداف مطالعه، مسیرهای چوب‌کشی در محدوده مورد بررسی به پنج کلاس شیب، شامل کمتر از ۵، ۵ تا ۱۰، ۱۰ تا ۱۵، ۱۵ تا ۲۰ و ۲۰ تا ۲۵ درصد، طبقه‌بندی شدند. در هر کلاس شیب، سه تیمار مطالعاتی شامل (۱) رد چرخ ماشین‌آلات، (۲) مرکز مسیر چوب‌کشی و (۳) منطقه شاهد (جنگل طبیعی فاقد دخالت انسانی) انتخاب و مورد مطالعه قرار گرفتند. در هر تیمار، نمونه‌برداری از خاک در سه عمق ۰–۱۰، ۱۰–۲۰ و ۲۰–۳۰ سانتی‌متر با استفاده از سیلندرهای فولادی انجام شد. پارامترهای فیزیکی شامل بافت خاک، چگالی ظاهری، تخلخل، رطوبت وزنی و پارامترهای شیمیایی، نظیر ماده آلی و هدایت الکتریکی، اندازه‌گیری گردیدند. به‌منظور ارزیابی فرآیندهای هیدرولوژیکی، از دستگاه شبیه‌ساز باران با شدت بارندگی ۶۵ میلی‌متر در ساعت به ‎مدت ۳۰ دقیقه استفاده شد؛ این شدت معادل بارش‌های با دوره بازگشت ۱۰ ساله در منطقه است و قابلیت بازنمایی شرایط بحرانی را دارد. پس از اعمال بارندگی مصنوعی، متغیرهای هیدرولوژیکی و فرسایشی شامل حجم رواناب، زمان شروع رواناب، ضریب رواناب، میزان و غلظت رسوب، و ابعاد شیارهای فرسایشی (عمق و عرض) اندازه‌گیری و ثبت شدند. تحلیل آماری داده‌ها از طریق تجزیه واریانس (ANOVA) و آزمون مقایسه میانگین‌ها در سطح معنی‌داری ۵ درصد انجام‌گرفت تا تفاوت‌ها و اثرات متقابل مشخص شوند.
یافته‌ها: نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد که بین تیمارهای مختلف (رد چرخ، مرکز مسیر و منطقه شاهد) و کلاس‌های متفاوت شیب زمین، از نظر بیشتر متغیرهای اندازه‌گیری‌شده از جمله حجم رواناب، مقدار و غلظت رسوب، ضریب رواناب، زمان آغاز رواناب و شدت فرسایش شیاری، تفاوت‌های معنی‌داری در سطح احتمال ۵ درصد وجود دارند. بیشترین مقادیر رواناب و رسوب در تیمار رد چرخ، که به‌عنوان متراکم‌ترین و فشرده‌ترین ناحیه بر اثر تردد ماشین‌آلات شناخته می‌شود، و در کلاس شیب بالاتر از ۲۰ درصد مشاهده شد. در مقابل، منطقه شاهد که فاقد دخالت انسانی و دارای پوشش گیاهی طبیعی بود، کمترین مقادیر رواناب، رسوب و شدت فرسایش را نشان داد. افزایش چگالی ظاهری خاک و کاهش تخلخل در تیمارهای تحت بهره‌برداری، به ‌ویژه در محل رد چرخ، منجر به کاهش ظرفیت نفوذ آب به داخل خاک شده و در نتیجه، رواناب سطحی افزایش یافته است. تحلیل اثرات متقابل بین ویژگی‌های خاک و شیب زمین نشان داد که این برهم‌کنش‌ها در تعیین شدت پاسخ هیدرولوژیکی و فرسایشی نقش مهمی دارند، به‌گونه‌ای که با افزایش شیب، تأثیر نامطلوب تغییرات فیزیکی خاک بر تولید رواناب و رسوب تشدید می‌گردد. هم‌چنین مشاهده شد که متغیر رواناب نسبت به رسوب از حساسیت بالاتری برخوردار بود و در مواجهه با تغییرات فیزیکی محیط، به‌صورت سریع‌تر و مستقیم‌تر واکنش نشان داد. این موضوع نشان می‌دهد که ارزیابی دقیق رواناب می‌تواند به‌عنوان شاخص اولیه و هشداردهنده‌ای برای بروز فرایندهای فرسایشی در اراضی بهره‌برداری‌شده به‌کار رود.
نتیجه‌گیری: بر اساس نتایج حاصل از این پژوهش، عملیات چوب‌کشی در اراضی جنگلی با اعمال فشار مکانیکی بر بستر خاک، تغییرات قابل توجهی در خصوصیات فیزیکی آن ایجاد می‌کند و در کنار شیب‌های بالا، سبب تشدید فرآیندهای رواناب، رسوب‌زایی و فرسایش شیاری می‌شود. تیمار رد چرخ، به‌عنوان ناحیه‌ای با بیشترین میزان فشردگی خاک، بالاترین حساسیت هیدرولوژیکی و فرسایشی را از خود نشان داد. این یافته‌ها بر ضرورت بازنگری در طراحی و اجرای مسیرهای چوب‌کشی تأکید دارند و لزوم به‌کارگیری اقدامات حفاظتی، نظیر بازرویش پوشش گیاهی، تثبیت مکانیکی خاک، محدودسازی شیب‌های بحرانی و تعیین پهنه‌های مناسب برای عبور ماشین‌آلات، را مورد تأکید قرار می‌دهند. در نهایت، نتایج این مطالعه می‌تواند به‌عنوان مبنای علمی برای تدوین دستورالعمل‌های فنی در راستای مدیریت پایدار جنگل‌ها و حفاظت از منابع طبیعی در مناطق کوهستانی مورد استفاده مدیران، مهندسین منابع طبیعی و سیاست‌گذاران قرار گیرد.

 
متن کامل [PDF 1864 kb]   (1014 دریافت)    
نوع مطالعه: كاربردي | موضوع مقاله: تخصصي
دریافت: 1402/7/30 | پذیرش: 1403/6/11

فهرست منابع
1. Abdollahi, Z., Sadeghi, S. H., & Khaledi Darvishan, A. (2016). Variation of simulated rainfall characteristics by permuting intake discharge and water pressure. Iranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, 10(34), 51-62. [In Persian]
2. Ahmadi, M., Jourgholami, M., Majnounian, B., & Khalighi, S. (2019). The effect of sawdust mulch application on amount of runoff in the skid trails (Case study: Kheyrud Forest). Iranian Journal of Forest, 11(3), 297-307.
3. Ahmadi-Sani, N., Razaghnia, L., & Pukkala, T. (2022). Effect of land-use change on runoff in Hyrcania. Land, 11(2), 220. [DOI:10.3390/land11020220]
4. Akbarimehr, M., & Naghdi, R. (2012). Determination of most appropriate distance between water diversions on skid trails in the mountainous forest, north of Iran. Catena, 88, 68-70. [DOI:10.1016/j.catena.2011.08.005]
5. Anonymous, (2001). Forest Management Plan, Loveh Forest, District No. 1. Published by Natural Resources and Watershed Management Office at Golestan province, Gorgan, 780p (In Persian).
6. Arnaez, J., Lasanta, T., Ruiz-Flano, P., & Ortigosa, L. (2007). Factors affecting runoff and erosion under simulated rainfall in mediterranean vineyards. Soil and Tillage Research, 93, 324-334. [DOI:10.1016/j.still.2006.05.013]
7. Blake, G. R., & Hartge, K. H. (1986). Bulk density. Methods of soil analysis: Part 1 Physical and Mineralogical Methods, 5, 363-375. [DOI:10.2136/sssabookser5.1.2ed.c13]
8. Bouyoucos, G.J. (1962). Hydrometer method for making particle size analysis of soils. Agronomy Journal, 54(5), 464-465. [DOI:10.2134/agronj1962.00021962005400050028x]
9. Cristan, R., Aust, W. M., Bolding, M. C., & Barrett, S. M. (2019). Estimated sediment protection efficiences for increasing levels of best management practices on forest harvests in the piedmont, USA. Forests, 10(11), 997. [DOI:10.3390/f10110997]
10. Elliot, W.J. (2013). Erosion processed and prediction with WEPP technology in forests. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 56(2), 563- 579 [DOI:10.13031/2013.42680]
11. Fernandez, C., & Vega, J. A. (2016). Effects of mulching and post-fire salvage logging on soil erosion and vegetative regrowth in NW Spain. Forest Ecology and Management, 375, 46-54. [DOI:10.1016/j.foreco.2016.05.024]
12. Foroumadi, M., & Vaezi, A. R. (2020). Effect of Surface Slope on the Selectivity of Particles in Splash Erosion in Different Soils. Applied Soil Research. 8(2), 99-111. [in Persian]
13. Gholamahmadi, B., Jeffery, S., Gonzalez-Pelayo, O., Prats, S. A., Bastos, A. C., Keizer, J. J., & Verheijen, F. G. (2023). Biochar impacts on runoff and soil erosion by water: A systematic global scale meta-analysis. Science of the Total Environment, 871, 161860. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2023.161860]
14. Haas, J., Schack-Kirchner, H., & Lang, F. (2020). Modeling soil erosion after mechanized logging operations on steep terrain in the Northern Black Forest, Germany. European Journal of Forest Research, 139(4), 549-565. [DOI:10.1007/s10342-020-01269-5]
15. Hansson, L. J., Koestel, J., Ring, E., & Gärdenäs, A. I. (2018). Impacts of off-road traffic on soil pHysical properties of forest clear-cuts: X-ray and laboratory analysis. Scandinavian Journal of Forest Research, 33(2), 166-177. [DOI:10.1080/02827581.2017.1339121]
16. Heninger, R., Scott, W., Dobkowski, A., Miller, R., Anderson, H., & Duke, S. (2002). Soil disturbance and 10-year growth response of coast Douglas-fir on nontilled and tilled skid trails in the Oregon Cascades. Canadian Journal of Forest Research, 32(2), 233-246. [DOI:10.1139/x01-195]
17. Jabbary Zahra, A., Mohammadi Ghaleni, M., Moghaddasi, M., & Dehban, H. (2022). The effect of slope and rainfall intensity on runoff and soil erosion using a rainfall simulator. Environmental Erosion Research, 12(1), 113-128.
18. Jourgholami, M., & Majnounian, B. (2011). Soil compaction and disturbance from logging with a wheeled skidder. Iranian Journal of Forest, 2(4), 287-298.
19. Jourgholami, M., & Majnounian, B. (2013). Effect of Soil Moisture and Number of Skidder Passes on Rutting in Skid Trails. Journal of Forest and Poplar Research, 65(4), 421-430. [n persian]
20. Jourgholami, M., Fathi, K., & Labelle, E. R. (2018). Effects of foliage and traffic intensity on runoff and sediment in skid trails after trafficking in a deciduous forest. European Journal of Forest Research, 137, 223-235. [DOI:10.1007/s10342-018-1102-7]
21. Khaledi Darvishan, A., Homayonfar, V., & Sadeghi, S. H. (2016). Designing, Construction and Calibration of a Portable Rainfall Simulator for Field Runoff and soil Erosion Studies. Watershed Management Science and Engineering, 10(34), 105- 112. [In Persian]
22. Kiani Harchegani, M., Saeidi, P., & Sadeghi, S. H. (2018). Analysis of rating loops of interrill erosion on consecutive storms under laboratory conditions, Iranian Journal of Soil and Water Research, 49(2), 293-302. [In Persian]
23. Kord, M., Vaezi, A. R., & Mahdian, M. H. (2020). Study of Changes in Sediment Concentration and Soil Loss and Its Temporal Variation in Different Conditions of Slope and Rainfall Intensity. Water and Soil Science, 30(2), 59-73. [In Persian]
24. Lotfalian, M. (2011). Wood transportation. Aeeizh press. 360p.
25. Lotfalian, M., Shirvani, Z., & Naghavi, H. (2009). Investigation of effective factors on skid roads erosion. Iranian Journal of Forest, 1(2), 115-124. [In persian]
26. Mariotti, B., Hoshika, Y., Cambi, M., Marra, E., Feng, Z., Paoletti, E., & Marchi, E. (2020). Vehicle-induced compaction of forest soil affects plant morpHological and pHysiological attributes: A meta-analysis. Forest Ecology and Management, 462, 118004. [DOI:10.1016/j.foreco.2020.118004]
27. Mendes, T. A., Alves, R. D., Gitirana Jr, G. D. F. N., Pereira, S. A. D. S., Rebolledo, J. F. R., & da Luz, M. P. (2021). Evaluation of rainfall interception by vegetation using a rainfall simulator. Sustainability, 13(9), 5082. [DOI:10.3390/su13095082]
28. Moghadamirad, M., Abdi, E., M. Mohseni Saravi, M., Rouhani, H and B. Majnounian, B. (2014). Effect of forest road gradient on amount of sediment and runoff. Journal of Forest and Wood Products, 20(4), 634-644. [In persian]
29. Mohammadamini, H., & Alavi, J. (2020). Effects of Soil Surface Rock Fragments on Runoff Variables of Field Plots under Rainfall Simulation. Journal of Watershed Management Research, 11(22), 243-253. [In Persian] [DOI:10.52547/jwmr.11.22.243]
30. Mostafanezhad, S. R., Pourmadjidian, M. R., Espahbodi, K., & Eghtesadi, A. (2019). The Environmental Effects of Skidder Traffic and Skidding Directions on Forest Soil Compaction and the Regeneration Establishment Condition in Choob-e- Farim Forests. Ecology of Iranian Forests, 7(14), 22-30. [In Persian] [DOI:10.29252/ifej.7.14.22]
31. Naghdi, R., Solgi, A., Labelle, E. R., & Nikooy, M. (2020). Combined effects of soil texture and machine operating trail gradient on changes in forest soil pHysical properties during ground-based skidding. PedospHere, 30(4), 508-516. [DOI:10.1016/S1002-0160(17)60428-4]
32. Nocentini, S., Travaglini, D., & Muys, B. (2022). Managing Mediterranean forests for multiple ecosystem services: Research progress and knowledge gaps. Current Forestry Reports, 8, 229-256. https://doi.org/10.1007/s40725-022-00167-w [DOI:10. 1007/s40725-022-00167-w]
33. Parsakhoo, A., Yolma, G., Bordi Sheykh, V., Mohamadi, J., & Rezaee Motlaq, A. (2023). The Relations of Rainfall Duration and Intensity and Sediment Yield from Treated Ditch by Conservation Practices in Forest Roads. Ecology of Iranian Forests, 11(21), 54-61. [DOI:10.61186/ifej.11.21.54]
34. Parvizi, Y., Bayat, R., Arabkhedri, M., & Fatehi, S. (2020). Determination of Main Agents Affecting Soil Erosion in Rainfed Land of Kermanshah Province Using Rainfall Simulator. Iranian Journal of Watershed Management Science & Engineering, 14(49), 70- 83. [In Persian]
35. Pérez-Latorre, F. J., de Castro, L., & Delgado, A. (2010). A comparison of two variable intensity rainfall simulators for runoff studies. Soil and Tillage Research, 107(1), 11-16. [DOI:10.1016/j.still.2009.12.009]
36. Safari, A., Kavian, A., Parsakhoo, A., Saleh, I., & Jordan, A. (2016). Impact of different parts of skid trails on runoff and soil erosion in the Hyrcanian forest. Geoderma, 263, 161-167. [DOI:10.1016/j.geoderma.2015.09.010]
37. Saidian, H., & Moradi, H.R. (2013). Investigating of erosion and sediment different land uses on Aghajari deposits. Journal of Water and Soil Sciences, 17(64), 209-220.
38. Shah, N. W., & Nisbet, T. R. (2019). The effects of forest clearance for peatland restoration on water quality. Science of the Total Environment, 693, 133617. [DOI:10.1016/j.scitotenv.2019.133617]
39. Sheridan, G., Noske, P., Lane, P., & Sherwin, C. (2008). Using rainfall simulation and site measurements to predict annual inter rill erodibility and phosphorus generation rates from unsealed forest roads: Validation against in-situ erosion measurements. Catena, 73, 49-62. [DOI:10.1016/j.catena.2007.08.006]
40. Sohrabi, H., Jourgholami, M., Tavankar, F., Venanzi, R., & Picchio, R. (2019). Post-harvest evaluation of soil pHysical properties and natural regeneration growth in steep-slope terrains. Forests, 10(11), 1034. [DOI:10.3390/f10111034]
41. Solgi, A., & Najafi, A. (2014). The impacts of ground-based logging equipment on forest soil. Journal of Forest Science, 60(1), 28-34. [DOI:10.17221/76/2013-JFS]
42. Titti, G., Sarretta, A., Lombardo, L., Crema, S., Pasuto, A., & Borgatti, L. (2022). Mapping susceptibility with open-source tools: A new plugin for QGIS. Frontiers in Earth Science, 10, 842425. https://doi.org/10.3389/feart.2022.842425 [DOI:10. 3389/feart.2022.842425]
43. Wackley, H., & Black, I.A. (1934). An examination of the method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid method. Soil Science, 37, 29-38. [DOI:10.1097/00010694-193401000-00003]
44. Wildhaber, Y. S., Banninger, D., Burr, K., & Alewell, C. (2011). Evaluation and application of a portable rainfall simulator on Subalpain grassland, Catena, 75, 2-7.
45. Yue, L., Juying, J., Bingzhe, T., Binting, C., & Hang, L. (2020). Response of runoff and soil erosion to erosive rainstorm events and vegetation restoration on abandoned slope farmland in the Loess Plateau region, China. Journal of Hydrology, 584, 124694. [DOI:10.1016/j.jhydrol.2020.124694]
46. Zare, K. M., Najafinejad, A., Noura, N., & Kavian, A. (2012). Effects of slope and soil properties on runoff and soil loss using rainfall simulator, Chehel-chai watershed, Golestan province. Journal of Water and Soil Conservation, 19(2), 165-178. [in Persian]
47. Zare, S. , Sadeghi, S. H. and Khosravani, A. (2020). Effectability of Runoff Generation and Soil Loss from Application of Residual Fine Amendments in Small Experimental Plots. Journal of Water and Soil Conservation, 27(2), 195-207. doi: 10.22069/jwsc.2020.17261.3272. [in Persian]
48. Zemke, J. J. (2016). Runoff and soil erosion assessment on forest roads using a small scale rainfall simulator. Journal of Hydrology,3(25), 1-21. [DOI:10.3390/hydrology3030025]

ارسال نظر درباره این مقاله : نام کاربری یا پست الکترونیک شما:
CAPTCHA

ارسال پیام به نویسنده مسئول


بازنشر اطلاعات
Creative Commons License این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است.

کلیه حقوق این وب سایت متعلق به بوم‏شناسی جنگل‏های ایران می‌باشد.

طراحی و برنامه نویسی: یکتاوب افزار شرق

© 2026 CC BY-NC 4.0 | Ecology of Iranian Forest

Designed & Developed by: Yektaweb