مکانیک فرسایشSoil Conservation

● عوامل فرسایش
فرسایش اساسا یک پدیده تسطیح یا هموارکننده سطح زمین است به این ترتیب که خاک و قلوه سنگ از راه حمل شدن، غلطیدن و یا شسته شدن تحت تاثیر نیروی ثقل از نقاط مرتفع به محلهای پست حرکت میکنند مهمترین عوامل سست کننده و یا خردکننده این مواد که لازمه حرکت آنهاست آب و باد میباشد
▪ باد: باد بخودی خود نمیتواند صخره ها را بفرساید ولی وقتی همراه خود ذرات معلق شن یا خاک را حمل میکند موجب ساییده شدن حتی سخت ترین صخره ها نیز میگردد. این عمل شبیه حرکت لا دور آهسته سنباده کشی است که به منظور تمیز کردن سطح فلزات قبل از رنگ کردن آنها مورد استفاده فرار میگیرد.
▪ آب: آب به تنهایی مهمترین عامل فرسایش به حساب می آید. باران، جویبارها و رودخانه ها؛ همگی خاک را خراشیده و با خود حمل میکنند. و امواج سواحل دریاها و دریاچه ها را می فرسایند. در حقیقت میتوان گفت هر زمان و بهر شکلی که آب در حال حرکت باشد موجب فرسایش سرحدات خود میگردد.
▪ تغییرات درجه حرارت: وقتی که فرسایش زمین شناسی مورد نظر باشد گذشت زمان غیر قابل تشخیص است و تغییرات بسیار جزیی یا بسیار آهسته در مدت طولانی تدریجا اهمیت پیدا میکنند. به عنوان مثال میتوان از ورقه ورقه شدن و شکاف برداشتن سنگها و صخره ها در اثر تغییر درجه حرارت نام برد. تغییرات سریع درجه حرارت روز و شب فقط روی سطح صخره ها اثر میگذارد در حالیکه تغییرات آرام بین زمستان و تابستان تا اعماق بیشتری نفوذ میکند. وقتی که تغییرات درجه حرارت با یخبندان نیز همراه باشد در اثر انبساط حجم آب در بین شکافها و درزها اثر خردکنندگی آن بشدت افزایش میبابد. بطوری که در شکل اول نشان داده شده است انقباض و انبساط توده یخ در روی سطح شیبدار موجب حرکت تدریجی آن به طرف پایین تپه میگردد.
▪ موجودات زنده: بعضی از انواع حیات مانند جلبکها و گلسنگها عملا موجب شکسته شدن سنگها میشوند ولی اثر عمده موجودات زنده، ایجاد اختلالاتی است که اثر عوامل دیگر را سرعت میبخشد. حیوانات با پا گذاشتن بر روی سنگ و خاک موجب شکستن آنها شده و نتیجتا حمل آنها را بوسیه آب یا باد تسهیل میکنند. در انتهای دیگر شاخص موجودات زنده؛ کرم خاکی و موریانه موجب به هم خوردن و افزایش هوادیدگی و اکسیداسیون خاک شده و با این ترتیب پدیده تبدیل صخره های مقاوم به خاک قابل فرسوده شدن را سرعت میبخشند.
● فرسایش تشدیدی
فعالیتهای غیر کشاورزی بشر که موجب تشدید پدیده های فرسایش میشوند در مقیاس جهانی از اهمیت کمی برخورداند. ما کوهها را برای استخراج سنگ و سنگ آهن حفاری میکنیم، ما در یک جا زمین را گود کرده و در جای دیگر گودی را پر میکنیم ولی این دخالتها در قسمت بسیار کوچکی از سطح کره زمین انجام میگیرد. از طرف دیگرکشاورزی در چنان سطح وسیعی انجام میگیرد که فعالیتهایی از این قبیل بطور بسیار بارزی سرعت فرایندهای فرسایشی را تغییر میدهند و تقریبا تمام عملیات کشاورزی در جهت افزایش فرسایش عمل میکنند. هر زمان که پوشش گیاهی از روی زمین برداشته شده و زمین لخت شود؛ درخت کمتری وجود خواهد داشت که سرعت باد را کاهش میدهد و در نتیجه فرسایش بادی افزایش می یابد. گیاه کمتری وجود دارد که انرژی قطرات باران را جذب کند و نتیجتا فرسایش بارانی زیادتر خواهد شد، روان آب سطحی زیادتری جریان می یابد و نهرها و رودخانه ها قویتر میشوند و بالاخره حیوانات اهلی صخره و خاک را بیشتر خرد میکنند. انسان با شخم زدن زمین میلیونها بار سریعتر از حیوانات حفار موجب به هم خوردن و هوادیدگی خاک میگردد. با این اعمال در حقیقت تمام پدیده های فیزیکی طبیعت که فرسایش یکی از آنهاست تشدید میشوند. فقط حالتهای خیلی استثنایی و نادری وجود دارند که دخالت بشر احتمالا موجب کاهش فرسایش طبیعی میگردد مانند وقتی که صحراها احیا میشوند، نواحی خشک بوسیله آبیاری معتدل مگردند و یا جنگلها ایجاد میشوند که سطح کل آنها در مقایسه با سطحی که در آن فعالیتهای بشر موجب افزایش فرسایش میگردد بسیار ناچیز است.
● حدود قابل قبول فرسایش
بنابر آنچه گفته شد آیا میتوان بین فرسایش طبیعی که یک پدیده طبیعی و قابل پذیرش است و فرسایش تشدیدی که یک پدیده مخرب و ساخته دست بشر است حد فاصلی تعیین کرد؟ و اگر کشیدن چنین خطی مشکل و یا غیرممکن باشد که هست آیا راه دیگری برای مشخص کردن حدود فرسایش قابل قبول وجود ندارد؟ بهتر است برای یافتن چنین راهی سوال بالا را به ترتیب دیگری مطرح شود؛" حد فرسایشی که ما در آن حد احساس میکنیم دیگر نبایستی فرسایش را تحمل کرد بلکه بایستی در مورد آن کاری انجام داد کجاست؟"
معمولا به این سوال این طور جواب داده میشود که هدف متخصصین حفاظت خاک اطمینان از این امر است که از زمین به ترتیبی استفاده شود که این استفاده بتواند به طور نامحدود ادامه یابد. یعنی هیچ گونه تخریب تدریجی خاک صورت نپذیرد. این هدف زمانی تحقق می یابد که سرعت از دست رفتن خاک بیشتر از سرعت تشکیل آن نباشد. سرعت تشکیل خاک را نمیتوان به دقت اندازه گیری کرد ولی بهترین تخمین خاکشناسان این است که در شرایط طبیعی، چیزی در حدود ۳۰۰ سال طول میکشد تا ۲۵ میلی متر خاک سطحی تشکیل شود(بنت ۱۹۳۹ فصل دوم). این مدت برای وقتی که به هم خوردگی، هوادیدگی و شستشوی خاک با عملیات تهیه زمین سرعت میگیرند به حدود ۳۰ سال تقلیل می یابد. سرعت تشکیل ۲۵ میلی متر خاک در ۳۰ سال تقریبا برابر است با ۵/۱۲ تن در هکتار در سال و این رقمی است که اغلب به عنوان حدی که فرسایش نبایستی از آن بیشتر شود پذیرفته شده است. البته واضح است که میزان قابل قبول خاک از دست رفته ثابت نبوده و به شرایط خاک بستگی دارد. اگر پروفیلی از یک خاک عمیق با حاصلخیزی یکسان در تمام سطوح تشکیل شده باشد از دست دادن ۲۵ میلی متر خاک در ۳۰ سال آنقدر خطر جدی در بر ندارد که از دست رفتن همین مقدار خاک از پروفیلی متشکل از چند سانتی متر خاک بر روی صخره های سخت.
بدین ترتیب ارقامی که به عنوان حد قابل قبول فرسایش مورد استفاده قرار میگیرند به ندرت از ۵/۱۲ تن در هکتار در سال بالاترند. در آمریکا ارقام بین ۵/۲ تا ۵/۱۲ تن در هکتار در سال متداولند و در فدراسیون افریقای مرکزی رقم ۱۰ برای خاکهای شنی و ۵/۱۲ تن در هکتار در سال برای خاکهای رسی به کار می رود. این اعداد در فرمول جهانی فرسایش خاک(Universal Soil Loss Equation به اختصار USLE) به توصیه های عملیات کشاورزی ربط داده شده است.
● انواع فرسایش
۱) فرسایش آبی
اولین تقسیم بندی فرسایش آبی که بوسیله متخصصین پیشتاز حفاظت خاک انجام گرفت این پدیده را به مراحلی منطبق بر تجمع تدریجی رواناب سطحی تقسیم میکند که با فرسایش سطحیSheet Erosion (شسته شدن سطح خاک زراعی) شروع میشود، سپس با تجمع آب در جویبارهای کوچک وارد مرحله فرسایش شیاری Rill Erosion میگردد. بعد وقتی که آبراهه های فرسایش یافته بزرگتر شوند فرسایش خندقی Gully Erosion نامیده میشود و بالاخره فرسایش نوع آخر فرسایش کناره ای است که با بریده شدن سواحل رودخانه ها و یا جویها توسط آب جاری در آنها بوجود می آید. با آگاهی فعلی ما از فرسایش این تقسیم بندی دیگر مناسب نبوده و شاید هم گمراه کننده باشد چون کلا اثرات برخورد قطرات باران و عمل فرسایش پاشمانی Splash Erosion را حذف میکند. در صورتی که میدانیم عمل قطره باران در هنگام برخورد با زمین اولین و مهمترین مرحله پدیده فرسایش است. همچنین فرسایش سطحی که برداشته شدن یکنواخت خاک بوسیله یک لایه نازک آب در حال جریان را مجسم میکند از هر نظر غلط است. چون از یک طرف جریان لایه ای آب فقط در سرعتهایی بسیار بالاتر از سرعت معمولی آب در مزرعه قادر به خراشیدن سطح و ایجاد آب شکستگی است و از طرف دیگر رواناب بندرت میتواند به فرم ورقه پهن و یکنواخت در حرکت باشد.
اگر توضیح مربوط به فرسایش سطحی را کنار گذاشته و به جای آن "فرسایش بارانی" را قرار دهیم دیگر مخالفتی با ادامه مراحل بعدی تقسیم بندی فوق یعنی فرسایشهای شیاری، خندقی و کناره ای نخواهد بود. فرسایش شیاری را میتوان شسته شدن و حمل مواد از داخل آبراهه هایی با دیواره های مشخص و بدان حد کوچک که با شخم زدن معمولی از بین میروند تعریف کرد. این آبراهه ها وقتی خندق نامیده میشوند که به آن اندازه بزرگ و دایمی شده باشند که عبور وسایل شخم در جهت عمود بر آنها میسر نباشد. هیچ مرز مشخصی که این دو نوع فرسایش را از یکدیگر جدا سازد وجود ندارد. در نقاط مختلف دنیا خندقها به نامهای متفاوتی مشهورند و از آن جمله است: "وادی" در شمال آفریقا، "نولا" در هندوستان، "دونگا" در آفریقای جنوبی و " آریو" در آمریکای جنوبی.
▪ اشکال خاص فرسایش آبی
ـ فرسایش پاسنگیPedestal Erosion
وقتی که قسمتی از یک خاک مستعد فرسایش بوسیله سنگ یا ریشه گیاه از فرسایش بارانی محافظت میشود؛ پاسنگهایی منفرد و مرتفع نسبت به زمینهای اطراف به وجود می آیند که در بالای آنها اجسام مقاوم قرار دارند. فرسایش زمینهای اطراف این پاسنگها بیشتر بوسیله باران انجام میگیرد تا جریانهای سطحی آب چون که در پایه پاسنگها هیچ گونه اثری از بریدگی بوسیله آب مشاهده نمیشود. این نوع فرسایش به آهستگی و طی سالها در قسمتهایی از مراتع که از گیاه پاک شده باشد به وجود می آید. در زمینهای زراعی که به وسیله رگبارشهای Rainstorm استثنایی شدیدا فرسایش یافته باشند نیز ممکن است پاسنگها به وجود آیند. اهمیت این پاسنگها در این است که با مطالعه ارتفاع آنها میتوان بطور تقریبی عمق خاک از دست رفته را محاسبه کرد.
تفکیک پاسنگها از سکوهای علفی حایز اهمیت است. زیرا این سکوها نیز معمولا داری سطح خاکی بالاتر از زمینهای اطراف خود هستند.این بلندی ممکن است نشان دهنده فرسودگی خاک بین دسته های علف بوده و سطح خاک در داخل آنها نمایانگر سطح اولیه خاک باشد. ولی این احتمال نیز وجود دارد که سطح خاک داخل دسته های علفی در نگهداری خاک پرتاب شده از زمینهای لخت اطراف آنها توسط برخورد قطرات باران بالا آمده باشد. در چند قطعه آزمایشی مشاهده گردید که سطح خاک در داخل دسته هایی از گیاه Eragrostits Curvula ۲۰ میلی متر از زمینهای اطراف بالاتر است. امکان داشت به آسانی فرض شود که این اختلاف ارتفاع نشانه ای از فرسایش شدید باشد. ولی در حقیقت اندازه گیریها نشان دادند که مقدار خاک از دست رفته کم و قابل اغماض بوده و اختلاف ارتفاع حاصله منحصرا نتیجه جابجایی جانبی خاک بوسیله برخورد قطرات باران بوده است.
ـ فرسایش مخروطی
فرسایشی است با شکل مشخص که مخروطهای بلندی در کناره های خندق به جا میگذارد. قسمت زیرین این مخروطها از خاکهای بشدت فرسایش پذیر تشکیل یافته است. این فرسایش همیشه با شیارهای عمیق در جهت عمود بر کناره های خندقها همراه است. این شیارها به سرعت دیواره خود را بریده و عریض میشوند تا به همدیگر برسند و مخروطهای مجزایی را بر جای بگذارند. معمولا در این نوع فرسایش نیز مانند فرسایش پاسنگی، لایه ای از خاک مقاوم به فرسایش و یا سنگ و سنگ ریزه قسمت بالای مخروطها را تشکیل میدهد.
کناره هایی که به این ترتیب فرسایش می یابند معمولا به وسیله آب جاری و یا راکد به شدت از زیر بریده میشوند و فرسایش از نوع لوله ای نیز در چنین محلهایی فراوان دیده میشود. شرایط شیمیایی و فیزیکی خاک که موجب پیدایش چنین فرسایش شدیدی میگردد به وضوح مشخص نشده است. ولی معمولا این فرسایش در خاکهایی به وقوع میپیوندد که عدم تعادل شدید مانند زیادی سدیم و یا پراکندگی ذرات در آنها دیده میشود. تشخیص خاکهای مستعد این نوع فرسایش به این ترتیب است که در حالت خشک جذب آب در آنها بسیار بطئی است ولی در حالت اشباع هیچ گونه چسپندگی نداشته و مانند گل جاری است.
کنترل خندقها و یا هر نوع دیگر احیای خاک وقتی که فرسایش مخروطی به چشم میخورد مشکل است. شرایط ناجور رطوبت و مواد غذایی خاک، ایجاد پوشش گیاهی را در این خاکها مشکل میکند. این خاکها برای ساختمانهای خاکی بسیار نامناسب بوده و ساختمانهای سیمانی و بتونی نیز سریعا از زیر خالی شده و یا کج میشوند.
▪ آبراهه های زیرزمینی
سوراخها یا آبراهه های زیرزمینی بیشتر در خاکهایی که مستعد فرسایش مخروطی هستند تشکیل میگردند. ولی کاملا محدود به این خاکها نمیگردند. وقوع آن زمانی است که آب سطحی به درون خاک نفوذ کرده و آنقدر پایین می رود تا به یک لایه دارای قابلیت نفوذ کمتر برخورد کند. اگر در چنین شرایطی که راه نفوذ عمودی آب بسته است آب به طور افقی از روی لایه با قابلیت نفوذ کم حرکت کند ممکن است در مسیر خود ذرات ریز خاک لایه متخلخل را شسته و از آن خارج نماید. این عمل خود باعث زیادتر شدن سرعت حرکت افقی آب گشته و باز فرسایش جانبی را اضافه میکند تا بالاخره تونلی ایجاد شود. بدین ترتیب تمام آب سطحی در یک سوراخ عمودی ناپدید شده و در زیرزمین جریان می یابد تا اینکه در جای دیگر و احتمالا از دیواره های جانبی یک خندق سر به در آورد. خوشبختانه این نوع فرسایش محدود است به زمینهای بدخیم یا زمینهایی که از نظر کشاورزی دارای اهمیت نیستند و گرنه هیچ گونه روش کنترل موثری برای آن نمیتوان به کار برد.
▪ فرونشینی Slumping
فرونشینی معمولا پدیده ای از فرسایش طبیعی است که بروز آن بدون دخالت بشر امکانپذیر است. ولی امکان تشدید آن بوسیله بشر مثلا در کناره های خندقها وجود دارد. این پدیده مشخصا در مناطقی که دارای بارندگی زیاد و خاک عمیق هستند به چشم میخورد و در چنین شرایطی به مهمترین عامل بوجود آمدن خندقها تبدیل میشود. این عمل در جاهایی که دهانه خندق تا مرتفعترین نقطه و حتی بعد از آن عقب نشینی کرده و هیچ گونه جریان آبی به داخل خندق در محل دهانه نمیتواند صورت گیرد بروز میکند. این خندقها اغلب با یک جریان سیلابی در داخل آبراهه ها شروع میشوند ولی به مجرد اینکه خندقها ایجاد شدند فرسایش میتواند به وسیله فرونشینی تنها ادامه یابد. از راههای دیگر پیدایش این پدیده نشست دیواره های رودخانه ها و فرسایش ساحلی را میتوان نام برد.
▪ کاهش کیفیت خاک
اگر فرسایش خاک را به معنای اعم آن تعریف کنیم شامل هر گونه تنزل یا کاهش قدرت محصول دهی خاک نیز میشود. یک چنین تنزلی میتواند به چندین طریق صورت پذیرد بدون اینکه خاکی از دست رفته باشد.
▪ فرسایش حاصلخیزی
این فرسایش که همان از دست رفتن مواد غذایی گیاهی به وسیله فرسایش است از نظر کیفیت میتواند با میزان برداشت این مواد به وسیله گیاهان زراعی برابری کند. نحوه از دست رفتن مواد غذایی برای عناصر مختلف متفاوت است. فسفر معمولا همراه با ذرات کلوئیدی که بر روی آنها جذب شده است، از دست می رود ولی ازت به فرمهای نیتریت و نیترات که در آب محلول هستند میتواند در رواناب حل شده و از زمین خارج گردد بدون اینکه هیچ گونه حرکتی فیزیکی خاک صورت گرفته باشد.
▪ فرسایش پادلPuddle Erosion
این فرسایش نیز یک تخریب فیزیکی است که در آن خاکی از دست داده نمیشود. این فرسایش متلاشی شدن ساختمان خاک به وسیله برخورد قطرات باران و شسته شدن ذرات ریز به داخل فرورفتیگیهاست که منجر به ایجاد یک خاک بدون ساختمان با سطح فشرده و قدرت محصول دهی کاهش یافته میشود. شکل زیر نمونه ای از فرسایش پادل را نشان میدهد.
▪ فرسایش عمودی
نوع دیگر جابجایی فیزیکی، شسته شدن ذرات ریز رس از داخل شن و سنگ ریزه متخلخل به طرف پایین و تجمع آن در لایه های زیرین نیم رخ خاک که دارای تخلخل کمتری است میباشد. این عمل دو اثر میتواند داشته باشد که یکی از دست رفتن مواد ریز در یک نقطه و دیگری افزایش این مواد در نقطه دیگر است. در خاکهای شنی کاهش قابل ملاحظه در میزان مواد کلوئیدی و رسی که در اثر فرسایش عمودی ممکن صورت پذیرد موجب کاهش حاصلخیزی این خاکها میگردد. اثر دوم یعنی تجمع مواد ریز کلوئیدی نیز میتواند نامطلوب باشد و آن زمانی است که تجمع این مواد لایه ای با نفوذ پذیری کم برای ریشه گیاه و آب ایجاد میکند.
۲) فرسایش بادی
پنج نوع مختلف فرسایش بادی را میتوان مشخص کرد که بین برخی از آنها فصول مشترکی وجود دارد و در غالب موارد تعدادی از آنها همزمان با هم به وقوع می پیوندند.
نوع اول دیتروژن Detrusion نامیده میشود همان ساییده شدن صخره ها و تپه های خاکی به وسیله ذرات معلق در باد است. تراشیده شدن صخره های بزرگ به اشکال عجیب و غریب که اغلب در صحراها مشاهده میشوند به وسیله همین پدیده صورت گرفته است. مشابه همین عمل در نزدیکی های سطح زمین به وسیله ذرات درشت جهنده نیز صورت میگیرد که به آن سایش Abrasion اطلاق میشود.
سه نوع دیگر فرسایش بادی مربوط هستند به طرق مختلفی که مواد حمل میشوند. حمل مواد بسیار ریز به صورت معلق در هوا صورت میگیرد و تعلیق Afflation نامیده میشود. ذرات درشت با غلتیدن Extrusion و ذرات با اندازه متوسط در جهت باد به طریق جهشی Saltation حرکت میکنند.
▪ اهمیت نسبی انواع فرسایش
سوالی که اغلب مطرح میشود این است که کدامیک از انواع فرسایش خطرناکترین آنهاست. جواب به این سوال موقعی حایز اهمیت است که یک برنامه حفاظت خاک از منابع محدود و ناکافی جهت مواجه با کل مسئله فرسایش برخوردار باشد و در نتیجه این منابع محدود بایستی برای قسمتهای انتخاب شده ای مورد استفاده قرار گیرند. بهرحال برای این سوال یک جواب معین وجود ندارد و جواب بسته به اینکه چرا و به چه دلیل به مهار فرسایش نیاز هست تغییر میکند.
چنانچه تولید گیاهان زراعی به وسیله فرسایش به خطر افتاده است در این صورت فرسایش بارانی و شیاری روی زمینهای زراعی مهمترین فرسایش است. در صورتی که رسوبات حمل شده بوسیله جویبارها و رودخانه ها، دریاچه های پشت سدها را که برای شبکه های آبیاری ضروری هستند با خطر پر شدن روبرو ساخته است مهمترین منبع چنین رسوباتی احتمالا فرسایش از نوع خندقی یا کناره ای است. این بدان جهت است که خاک فرسایش یافته به وسیله این دو نوع فرسایش تماما و بلافاصله وارد جریانهای جویباره ای میگردد. جریانهای دیگر نظیر رواناب سطحی نیز ممکن است مقادیر هنگفتی خاک از زمین زراعی خارج کند. اما به احتمال زیاد این خاک قبل از رسیدن به جریانهای جویباره ای به وسیله پوشش گیاهی متوقف شده و یا در گودالها وحفره ها رسوب می نماید.
اهمیت نسبی انواع مختلف فرسایش و تعیین تقدم کنترل هر یک احتیاج به بررسی و تحلیل مسئله و همچنین اهداف برنامه حفاظتی دارد.
▪ مراحل مختلف پدیده فرسایش
زمانی که بخواهیم مقاومت نسبی انواع مختلف خاک را نسبت به فرسایش مورد بررسی قرار دهیم؛ وضعیتی شبیه آنچه در بالا گفته شد پیش می آید. در اینجا جوابهای صحیح بر حسب اینکه نسبت به چه نوع فرسایشی این مقاومت سنجیده میشود متفاوت است. یک خاک ممکن است فرسایش کناره ای و برش از زیر آسیب پذیر باشد. این موضوع را میتوان به بهترین وجهی با در نظر گرفتن تقسیم بندی پدیده فرسایش که ۳۰ سال قبل توسط الیسون انجام گرفت توضیح داد. در این تقسیم بندی سه مرحله اساسی "جدا شدن ذرات از همدیگر"(Detachment)، "نقل مکان" (Transportation) و "رسوبگذاری" (Deposition) برای فرسایش مشخص شده است. الیسون با بررسیهای آزمایشگاهی نشان داد که خاکهای مختلف عکس العملهای متفاوتی در هر یک از مراحل فوق از خود نشان میدهند. برای مثال ذرات خاکی با بافت شنی بسیار آسانتر از ذرات یک خاک رسی از هم جدا میشوند. ولی ذرات رس پس از جداشدن خیلی آسانتر از ذرات شن حمل میگردند. بنابراین برای دانستن درجه سهولت جابجایی یا میزان فرسایش پذیری هر خاک، حتما لازم است ماهیت فرسایش تعریف و مشخص گردد.
▪ محاسبه میزان فرسایش
ـ تخمینهای عددی
از ضروریات اساسی هر علم یکی توانایی آن علم در توصیف و اندازه گیری علل و اثرات فرایندهای طبیعی مربوط به موضوع علم است و دیگری توانایی پیشبینی اینکه در یک شرایط معین در آینده چه اتفاقی خواهد افتاد. از ضروریات فوق در مورد علم حفاظت خاک فقط اندازه گیری اثرات فرسایش آسان است که آن هم از زمان "وولنی"(۱۸۸۰) تاکنون به کمک اندازه گیری وزن خاک فرسایش یافته انجام می گرفته است. کوشش جهت برای پیشبینی فرسایش خیلی دیرتر و با کارهای اداره حفاظت خاک آمریکا در دهه ۱۹۴۰ آغاز گردید ویکی از اولین بررسیها در این زمینه، کار ماسگریو در سال ۱۹۴۷ به نام " بررسی کمی عوامل موثر در فرسایش آبی ـ اولین تقریب" است. عدم وجود عامل سوم یعنی "تشخیص و اندازه گیری علل" از پیشرفتهای علم حفاظت خاک جلوگیری می کرد. بعد از موفقیت غیر منتظره الیسون در مورد فرسایش بارانی، مطالعات روی روابط علت و معلولی فرسایش موجب پیشرفت تدریجی در شبیه سازی ریاضی گردید که امکان پیشبینی فرسایش از روی داده های معین را فراهم می آورد. آخرین و موثرترین این مدلها به نام " رابطه جهانی از دست رفتن خاک" است. این رابطه تمام عوامل متغیری که روی فرسایش بارانی اثر میگذارند را با عبارات ریاضی در یک جا جمع میکند. در اینجا با یک بیان ساده کیفی، مسایل فرسایش و کنترل آنها را مطرح میکنیم.
ـ بیان کیفی اصول
علت اساسی فرسایش آبی را میتوان اعمالی دانست که باران بر روی خاک انجام میدهد و مطالعه فرسایش را میتوان به دو قسمت کرد. یکی اینکه چطور فرسایش تحت تاثیر انواع مختلف باران قرار میگیرد و دیگر اینکه شرایط متفاوت خاک آنرا چگونه تغییر میدهد. میزان فرسایش به این ترتیب به ترکیبی از قدرت باران در ایجاد فرسایش و توانایی خاک در تحمل باران بستگی دارد. به عبارت ریاضی، فرسایش تابعی است از فرسایندگی Erosivity(باران) و فرسایش پذیریErodability (خاک) یا (فرسایش پذیری) (فرسایندگی) F = فرسایش
فرسایندگی را میتوان توانایی بالقوه باران در ایجاد فرسایش تعریف کرد که در یک شرایط معین خاک برای رگبارشهای مختلف قابل مقایسه کمی است وبرای آن میتوان مقدار عددی به وجود آورد. فرسایش پذیری را میتوان آسیب پذیری خاک نسبت به فرسایش تعریف کرد که برای شرایط معین باران این خاصیت خاک را میتوان با خاک دیگر مقایسه کرد و باز امکان پیداکردن مقدار عددی برای فرسایش پذیری وجود دارد. فرسایش پذیری خاک را میتوان به دو قسمت کرد. اول آن فرسایش پذیری که مربوط به خصوصیات اصلی و ذاتی خاک مثل ترکیبات شیمیایی، فیزیکی و مکانیکی آن بوده که قابل اندازه گیری در آزمایشگاه میباشد. دوم آن فرسایش پذیری است که به طرز رفتار با خاک یا مدیریت مربوط میشود. این مدیریت به نوبه خود به دو قسمت مدیریت اراضی و مدیریت زراعی تقسیم میگردد. موضوعات وسیعی که میتوان آنها را تحت نام مدیریت اراضی جمع آوری کرده و در یک گروه قرار داد عبارتند از انواع مختلف استفاده از زمین، جنگلداری، مرتعداری، استفاده کشاورزی و غیره. جزء دیگر مدیریت خیلی مفصلتر بوده و برای زمینهای زراعی شامل نوع گیاه، کود مصرف شده، برداشت و غیره نیز میگردد. اینها جمعا مدیریت کش و زرع را تشکیل میدهند. بعضی از عملیات حفاظتی مدیریت مانند شخم روی خطوط تراز یا تراس بندی موضوعاتی هستند که در مرز بین مدیریت اراضی و مدیریت کشت و زرع قرار دارند. در شکل زیر، روش تقسیم بندی فوق به صورت نمودار نشان داده شده است که با فرسایندگی باران و فرسایش پذیری خاک آغاز شده و به ارتباط دادن تمام عوامل موثر در فرسایش که در فرمول جهانی فرسایش خاک به کار رفته اند منتهی میگردد.
فرسایش تابعی است از:
ـ فرسایندگی و فرسایش پذیری
ـ باران خصوصیات فیزیکی مدیریت
ـ انرژی مدیریت اراضی مدیریت زراعی

سید رضا حسینی
http://aaec.blogfa.com