کارایی تیمارهای حفاظتی برای کنترل فرسایش خاک در مسیرهای چوبکشی

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 گروه جنگلداری، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

3 استادیار بخش منابع طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی مازندران، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، ساری، ایران

چکیده

سابقه و هدف: امروزه فراوانی مسیرهای چوبکشی رها شده در واحدهای جنگل‌داری شمال کشور به ویژه در دوران تنفس، ضرورت بررسی دقیق و همه جانبه این مسیرها را ایجاب می‌کند. این مسیرها پس از عملیات حمل و نقل اولیه (به‌ویژه سال‌های نخست) بدون پوشش بوده و همین امر موجب فرسایش و خسارت به خاک و عرصه جنگل می‌گردد. هدف از اجرای این تحقیق شناسایی بهترین تیمار حفاظتی برای مقابله با فرسایش آبی خاک مسیرهای چوبکشی بود.
مواد و روش‌ها: ابتدا مسیر چوبکشی به طول حداقل 500 متر در طرح جنگل‌داری دکتر بهرام‌نیا انتخاب و مسیرها از نظر شیب طولی به دو طبقه 40-20 درصد و بزرگتر از 40 درصد تقسیم شدند. در هر طبقه شیب، قطعه‌ای از مسیر به طول 126 متر مشخص گردیده و تیمارهای شیار و پشته، شیارقلوه سنگ و شیار مازاد مقطوعات هر یک به طول 14 متر در فواصل 5 متر از یکدیگر پیاده شد. در انتهای هر تیمار یک بند لاستیکی جهت هدایت رواناب و رسوب به داخل ظروف نمونه‌برداری نصب شد. نمونه‌برداری در طول چهار ماه (پاییز و زمستان 98) پس از هر بار بارندگی در منطقه به اجرا در آمد. اطلاعات شدت - مدت بارندگی با نصب باران‌سنج در محل مشخص گردید، سپس وزن خشک نمونه‌های رسوب در آزمایشگاه اندازه‌گیری شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که در هر دو طبقه شیب 40-20 درصد و بزرگتر از 40 درصد با افزایش مدت و شدت بارندگی مقادیر حجم رواناب، غلظت رسوب و هدر رفت خاک به‌طور معنی‌داری افزایش یافت. در طبقه شیب 40-20 درصد تیمار شیار و مازاد مقطوعات بهتر از سایر تیمارها توانست عمل رسوب‌گیری و کاهش هدر رفت خاک را انجام دهد. در شیب طولی بیش‌تر از 40 درصد نمی‌توان به ‌لحاظ آماری تفاوتی بین عملکرد تیمارها در کنترل رسوب و هدر رفت خاک مسیرهای چوب‌کشی قائل شد، اما به‌طور کلی در این طبقه تیمارهای شیار و مازاد مقطوعات و شیار و قلوه‌ سنگ بهتر از تیمار شیار و پشته توانستند مانع از هدر رفت خاک مسیرهای چوب‌کشی شوند. آستانه فرسایش خاک مسیرهای چوب‌کشی منطقه مورد مطالعه در هر دو طبقه شیب 20-40 و بیش‌تر از 40 درصد در شدت بارندگی 11/0 میلی‌متر در ساعت (64/2 میلی‌متر در 24 ساعت) بود. هم‌چنین اثر متقابل شیب و نوع تیمار بر متغیرهای حجم رواناب، غلظت رسوب و هدر رفت خاک معنی‌دار نبود. تیمار شیار و مازاد مقطوعات در شیب 40-20 درصد بهترین تیمار برای کنترل فرسایش خاک مسیر چوبکشی بود و توانست هدر رفت خاک را 64 درصد کاهش دهد. در شیب‌های غیرمجاز بیش‌تر از 40 درصد، تیمارهای شیار و پشته، شیارقلوه سنگ و شیار مازاد مقطوعات تنها توانستند فرسایش خاک را 47 درصد کاهش دهند که نشانه عملکرد ضعیف‌تر این تیمارها در مسیرهای با شیب غیرمجاز است.
نتیجه‌گیری‌ کلی: انجام این تحقیق نشان داد که استفاده از تیمار شیار و مازاد مقطوعات می‌تواند به طور چشمگیری فرسایش خاک را در مسیرهای چوبکشی کاهش دهد و با توجه به نیاز مبرم انجام عملیات حفاظت خاک در مسیرهای چوبکشی، این دستاورد قابلیت تعمیم به سایر مناطق جنگلی هیرکانی جهت حفاظت از خاک مسیرهای چوبکشی احداث شده را دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Efficiency of the conservation treatments for soil erosion control from skid trails

نویسندگان [English]

  • Akbar Mazri 1
  • Aidin Parsakhoo 2
  • Mohsen Mostafa 3
1 MSc. Student of Forestry, Department of Forestry, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, I.R. Iran.
2 Department of Forestry, Faculty of Forest Science, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
3 Mazandaran Agricultural and Natural Resources Research and Education Center, AREEO, , Sari, Iran
چکیده [English]

Abstract
Background and Objectives: Nowadays, study about the reclamation of abandoned skid trails is necessary due to the their frequency in forestry units of north of Iran especially in so-called respiration period. These skid trails turn to be bare after the primary transportation (especially within first transportation years) where resulted in erosion and damage to soil forest. The aim of this study was to determine the best conservation treatments to deal with skid trails’ water erosion.
Material and methods: Firstly, a skid trail with a minimum length of 500 meters was selected in Bahramnia’s forestry plan. The longitudinal slope was divided into slope classes of 20-40% and >40%. In each class a segment with a length of 126 meters was determined and treatments of ditch & embankment, ditch & slash and ditch & stone each of in length of 14 meters with 5 meters interval were implemented. A rubber bar was installed at the end of each segment to convert sediment and runoff in to collectors. Sampling was done after each rainfall during 4 months (autumn and winter 2019 and 2020). The Intensity – Duration rainfall information has been determined using Rain gauge in the location, then dry weight of sediment samples has been measured in laboratory.
Results: Findings indicated that in both slope classes of 20-40% and >40% amount of runoff, sediment concentration and soil loss was significantly increased along with increasing intensity and duration of rainfall. In slope class of 20-40%, treatment of ditch and slash has more successfully done than other treatment in sedimentation and soil loss control than other treatments. In slope class of >40%, there wasn’t significant difference between the efficiency of treatments in sediment and soil loss control. Whereas, generally, treatments of ditch and slash as well as ditch and stone were more successful to control soil erosion than ditch & embankment treatment. In both slope classes, the rainfall intensity of 0.11 mm h-1 (2.64 mm in 24 h) was the threshold of water erosion of soil on skid trails. likewise, the interaction effect of slope and treatment type were not significant on runoff volume’s variables as well as sediment concentration and soil loss.
Findings indicated that the ditch & slash treatment, in slope class of 20-40%, were the best in terms of sedimentation and soil loss control which could mitigate soil waste by 64%. In unallowable slope >40% all treatment could mitigate soil erosion by 47% which indicates the low efficiency of conservational treatments in unallowable slope tracks.
Conclusions: This research showed using of ditch & slash treatment cab be reduce soil erosion in skid trails, so consider to conservation the soil of skid tails this achievement has the applicability and generalizability

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ditch & embankment
  • Ditch & slash
  • Ditch & stone
  • soil loss
  • Longitudinal slope of skid trail
1.Adekalu, K.O., Okunade, D.A., and Osunbitan, J.A. 2006. Compaction and mulching effects on soil loss and runoff from two southwestern Nigeria agricultural soils. Geoderma. 137: 226-230.
2.Ahmadi, M., Jourgholami, M., Majnounian, B., and Khalighi, Sh. 2019. The effect of sawdust mulch application on amount of runoff in the skid trails (Case study: Kheyrud Forest). Iran. J. Forest. 11: 3. 297-307. (In Persian)
3.Agherkakli, B., Najafi, A., Sadeghi, S.H., and Zenner, E. 2014. Mitigating effects of slash on soil disturbance in ground-based skidding operations. Scandinavian J. Forest Res. 2: 5. 499-505.
4.Akbarimehr, M., and Naghdi, R. 2012. Reducing erosion from forest roads and skid trails by management practices. J. Forest Sci. 58: 4. 165-169.
5.Baharuddin, K., Mokhtaruddin, A.M., and Nik Muhamad, M. 1995. Surface runoff and soil loss from a skid trail and a logging toad in a tropical forest. J. Trop. Forest Sci. 7: 558-569.
6.Bolat, I., Melemez, K., and Ozer, D. 2015. The influence of skidding operations on forest soil properties and soil compaction in Bartin, Turkey. Europ. J. Forest Engin. 1: 1. 1-8.
7.Dvorak, J., and Novak, L. 1994. Soil conservation and silviculture, First Edition. Elsevier Science Press, 399p.
8.Ezzati, S., Najafi, A., Rab, M.A., and Zenner, E.K. 2012. Recovery of soil bulk density, porosity and rutting from ground skidding over a 20-year period after timber harvesting in Iran. Silva Fennica. 46: 4. 521-538.
9.Froehlich, H.A. 1979. Soil compaction from logging equipment: effects on growth of young ponderosa pine. J. Soil Water Cons. 34: 276-278. (In Persian)
10.Foroumadi, M., Vaezi, A.R., and Nikbakht, J. 2020. Temporal Variation of Interrill Erosion under Different Rainfall Intensities in Semiarid Soils. Iran. J. Water. Manage. Sci. Engin.14: 48. 1-7.
11.Heninger, R., Scott, W., Dobkowski, A., Miller, R., Anderson, H., and Duke, S. 2002. Soil disturbance and 10-year growth response of coast Douglas–Fir on non-tilled Skid Trails in the Oregon Cascades. Canadian J. Forest Res.32: 2. 233-246.
12.Horn R., Vossbrink, J., and Becker, S. 2004. Modern forestry vehicles and their impacts on soil physical properties. Soil and Tillage Research. 79: 207-219.
13.Horn, R., Vossbrink, J., Peth, S., and Becker, S. 2007. Impact of modern forest vehicles on soil physical properties. Forest ecology and management. 248: 1. 56-63.
14.Imani, P., Lotfalian, M., Parsakhoo, A., and Naghdi, R. 2018. Investigating the performance of some improvement treatments in restoring soil physical properties of skid trails (Case Study: Darabkola Forest, Sari). Iran. J. Forest. 10: 2. 181-195.
15.Jourgholami, M., Soltanpour, S., EtehadiAbari, M., and Zenner, E.K. 2014. Influence of slope on physicalsoil disturbance due to farm tractor forwarding in a Hyrcanian forest of northern Iran. iForest - Biogeosciences and Forestry.7: 342-348.
16.Jourgholamia, M., Khajavia, S., and Labelle, E.R. 2018. Mulching and water diversion structures on skid trails: Response of soil physical properties six years after harvesting. J. Ecol. Engin. 123: 1-9.
17.Jourgholami, M., Labelle, E.R., and Feghhi, J. 2017. Response of runoff and sediment on skid trails of varying gradient and traffic intensity over atwo-year period. Forests. 8: 12. 1-13.
18.Khandouzi, R., Parsakhoo, A., and Sheikh, V.B. 2019. Comparison of the effect of riprap, herbaceous textile and grass cover on reduction of sediment yield from the ditch of forest roads.
J. Water Soil Cons. 25: 6. 255-267.(In Persian)  
19.Lotfalian, M., Parsakhoo, P., Sadeghi, M., and Nazariani, N. 2019. Comparison of soil compaction recovery methodson Skid Trails. J. Forest Res. Develop. 40: 1. 59-71. (In Persian)
20.Lang, A.J. 2016. Soil erosion from forest haul roads at stream crossings as influenced by road attributes. Thesis, Doctor of Philosophy in Forest Resources and Environmental Conservation, Faculty of the Virginia Polytechnic Institute and State University, 158p.
21.Masumian, A., Naghdi, R., and Zenner, A. 2017. Effectiveness of water diversion and erosion control structures on skid trail following timber harvesting. J. Ecol. Engin. 105: 370-378.
22.Mahdavi, Y., Kazemi, M., Rezaie, P., and Normohamadi, F. 2011. Checking term extent area-slope and rainfall index whit volume gully erosion with use of GIS (Case study: badreh watershed). J. Appl. RS & GIS Techniq. Natur. Resour. Sci. 2: 3. 39-51. (In Persian)
23.Masumian, A., Naghdi, R., Zenner, E., Nikooy, M., and Lotfalian, M.2017. Comparison of different erosion control techniques in the Hyrcanian forest in northern Iran. J. Forest Sci.63: 12. 549-554.
24.Meyer, Ch., Luscher, P., and Schulin, R. 2014. Recovery of forest soil from compaction in skid tracks planted with black alder (Alnus glutinosa (L.) Gaertn.). J. Soil Till. Res. 143: 7-16.
25.Moghadamirad, M., Moayeri, M.H., Abdi, E., and Ghorbani Vaghei, H. 2018. Effect of vegetation cover density on runoff and soil loss of interill erosion in forest road cutslope (Case study: Koohmian Forest-Azadshahr). J. Water Soil Cons. 25: 2. 291-233. (In Persian)
26.Mostafa, M., Shataee Jouibary, Sh., Lotfalian, M., and Sadoddin, A. 2016. Comparison of Geometric characterizes Chehel-chay Forest Watershed Roads with Rural Road Standards with an Emphasis of runoff Product. J. Wood Forest Sci. Technol. 23: 2. 123-144.(In Persian)
27.Prats, S.A., MacDonald, L.H., Monteiro, M., Ferreira, A.J., Coelho, C.O., and Keizer, J.J. 2012. Effectiveness of forest residue mulching in reducing post-fire runoff and erosion in a pine and a eucalypt plantation in north-central Portugal. Geoderma. 191: 115-124.
28.Sadeghi, S.H.R., Mizuyama, T., Miyata, S., Gomi, T., Kosugi, K., Fukushima, T., Mizugaki, S., and Onda, Y. 2008. Determinant factors of sediment graphs and rating loops in a reforested watershed. J. Hydrol. 356: 271-282.
29.Sidle, R.C., Sasaki, S., Otsuki, M., Noguchi, S., and Rahim Nik, A. 2004. Sediment pathways in a tropical forest: effects of logging roads and skid trails. Hydrological Process. 18: 703-720.
30.Solgi, A., Naghdi, R., Labelle E.R., Behjou Farshad, K., and Hemmati,V. 2019. Evaluation of different practices for erosion control on machine operating trails. Croatian J. Forest Engin. 40: 2. 319-328.
31.Suryatmojo, H., Masamitsu, F., Kosugi, K., and Mizuyama, T. 2011. Impact of selective logging and intensive line planting system on runoff and soil erosion in a Tropical Indonesia rainforest. In: Proceedings of river basin management VI. Wessex Institute of Technology, UK, Pp: 288-300.
32.Suryatmojo, H., Masamitsu, F., Kosugi, K., and Mizuyama, T. 2013. Effects of selective logging methods on runoff characteristics in paired small headwater catchment, In: Proceedings the third International Conference on Sustainable Future for Human Security, Procedia Environmental Sciences, Kyoto University, Japan. 30 Jul. 2011: 221-229.
33.Turk, Y., and Yildiz, M. 2019. The effects of wood chips and slash usage on skid trail sheet erosion caused by log skidding using a farm tractor. Izvorni znanstveni članci – Original scientific papers. 5-6: 241-249.
34.Wagenbrenner, J.W., Robichaud, P.R., and Brown, R.E. 2016. Rill erosion in burned and salvage logged western mountain forests: effects of logging equipment type, traffic level, and slash treatment. J. Hydrol. 541: 889-901.