دندروژئومورفولوژی

دندروژئومورفولوژی یکی از رشته های زیرمجموعه دندروکرونولوژی است که بر اساس تجزیه و تحلیل حلقه های رشد سالانه درختان و مورفولوژی رشد آنها به بررسی جنبه های فضایی و مکانی فرایندهای سطحی زمین در دوره های هولوسن می پردازد. هدف این تحقیق تحلیل دندروژئومورفولوژیکی حلقه های ریشه درخت برای برآورد نرخ فرسایش ورقه ای در حوضه قره چای (رامیان) است. به منظور تعیین میزان فرسایش ورقه ای بر اساس تحلیل دندروژئومورفولوژیکی ریشه های درختان، بعد از شناسایی ریشه های برونزد یافته بر اثر فرسایش، مجموعا تعداد 42 مقطع از ریشه درختان سوزنی برگ و پهن برگ تهیه شد. هنگام برداشت نمونه ها، اطلاعاتی مانند قسمت رو به آفتاب ریشه رخنمون یافته، محل تماس ریشه با سطح خاک، فاصله سطح خاک تا سطح فوقانی ریشه و اطلاعات مورد نیاز دیگر برای هر مقطع ثبت شد. سپس مقاطع تهیه شده خشک گردیدند و سمباده زده شدند. بعد از تعیین اولین سال رخنمون ریشه ها، بر اساس معادله 1 مقدار کلی فرسایش(Er) بدست آمد و سپس فرسایش سالیانه به میلی متر محاسبه گردید. متوسط فرسایش ورقه ای منطقه مورد مطالعه براساس مقاطع ریشه-های برونزد یافته، 541/0 میلیمتر در سال برآورد شده است. بررسی داده ها نشان می دهد که میانگین فرسایش سالانه در مقاطع دارای سن کمتر از 50 سال ،50 تا 100 سال، 100 تا 150 سال، 150 تا 200 سال و 200 تا 250 سال به ترتیب 86/0 ، 48/0 ، 4/0 ، 3/0 و 25/0 میلی متر است که این موضوع، افزایش میزان فرسایش از 250 سال پیش تا زمان حال را نشان می دهد. بررسی فرسایش در انواع پوشش گیاهی بیانگر آن است که مقدار متوسط فرسایش سالانه در جنگل های متراکم کمتر از جنگل های نیمه متراکم و کم تراکم است. ارزیابی مقدار فرسایش در سازندهای زمین شناسی نشان می دهد که مقدار فرسایش در خاک های واقع بر روی سازندهایی که دارای جنگل های متراکم کمتری هستند (مانند سازندهای شمشک پایینی و شمشک میانی)، بیشتر است. تحقیق حاضر نشان می دهد که گونه های سوزنی برگ مانند سرخدار و زربین، به علت دارا بودن حلقه های واضح تر و قابل شمارش تر، دارای کارایی بهتری در برآورد میزان فرسایش، در قیاس با گونه های پهن برگ مانند بلوط و زبان گنجشک هستند.

دندروژئومورفولوژی با استفاده از درختان به عنوان آرشیوهای طبیعی یا شاهدان خاموش به بازسازی فرایندهای ژئومورفولوژیکی می پردازد. در ژئومورفولوژی رودخانه ای، فرایندهای جریانی بر مورفولوژی درختان درون بستر و حواشی رودخانه تأثیر گذاشته و سبب زخم خوردگی، کج شدگی، شکستگی ساقه و شاخه و بیرون زدگی ریشه یا حتی مدفون شدن بخشی از ساقه درخت در آبرفت می شوند. بازسازی این تغییرات و تعیین سن رخداد این فرایندها از طریق آنالیز حلقه های رشدی ساقه و ریشه های بیرون زده درختان امکان پذیر است. هدف این تحقیق بازسازی فرایند فرسایش و آبرفت گذاری در حاشیه بستر رود نکا با استفاده از دندروژئومورفولوژی می باشد. بنابراین پس از بازدید منطقه و جمع آوری اطلاعات اولیه و تعیین موقعیت نمونه ها، تعداد 7 نمونه ریشه و51 نمونه ساقه از درختان سپیدار حاشیه و درون بستر رودخانه برداشت شد.پس از آماده سازی نمونه ها تعداد و عرض حلقه ها با استفاده از میز دیجیتالی LINTAB و برنامه نرم افزاری TSAPWIN با دقت 1:100 میلی متر شمارش و اندازه گیری شد و اولین سال برون زدگی ریشه و سن پادگانه های آبرفتی بازسازی گردید. نتایج نشان داد که سیل سال های 2003، 1999،2008 و 1996 به ترتیب بیشترین نقش را در برون زدگی ریشه های این درختان داشته اند و از مجموع 7 نمونه ریشه، اولین سال برون زدگی ریشه در 3 مورد سال 2003، دو ریشه در سال 1999، یک ریشه در سال 2008 و یک ریشه در سال 1996 برونزد یافته است. همچنین از 51 نمونه گرفته شده جهت بازسازی پادگانه های آبرفتی، سن 34 نمونه در هماهنگی با سن پادگانه آبرفتی می باشد و تعداد 7 قطعه پادگانه بازسازی و تعیین سن شد که قدیمی ترین آن ها 33 سال سن دارد. بنابراین نتایج نشان می دهد که استفاده از روش دندروژئومورفولوژی در این منطقه روش کارآمدی برای بازسازی فرایندهای رودخانه ای است و علاوه بر رخداد سیلابی m3/sec2000 سال 1999 که بیشترین تأثیرات را در ژئومورفولوژی رودخانه داشته ، سیلاب های با دبی حدود m3/sec 300 نقش مؤثری را در ژئومورفولوژی این رود و تغییر فرایندهای فرسایشی و آبرفت گذاری رود دارند.

سیلاب به عنوان یک فرایند ژئومورفیک رودخانه ای بر مورفولوژی درختان حواشی و بستر رود اثر می گذارد و منجر به پاسخ های رشدی متفاوتی در سری حلقه های درخت می شود. درختان کج شده و زخم خورده یکی از رایج ترین انواع شواهد دندروژئومورفولوژیکی رخدادهای سیلابی گذشته در حواشی رودخانه ها هستند و برای تاریخ گذاری و بازسازی رخدادهای ژئومورفیک گذشته مورد استفاده قرار می گیرند. زخم های ایجاد شده بر تنه درختان می تواند به عنوان شاخص های پالئواستیج برای بازسازی سطح و حجم سیلاب های قدیمی بکار رود. هدف این تحقیق بازسازی فراوانی رخدادهای سیلابی و سطح آن ها در رودخانه نکا با استفاده از آنالیز حلقه های رشد در درختان زخم خورده و پاسخ به این فرضیه است که "" سطح سیلاب برآوردی از داده های دندروژئومورفولوژی در حوضه آبریز نکا بیشتر از داده های ایستگاهی است""؛ بنابراین پس از بازدید منطقه و جمع آوری داده های اولیه و تعیین موقعیت نمونه ها، تعداد ۱۸ نمونه از تنه درختان زخم خورده در حاشیه و کناره های بستر نکارود برداشت شد. پس از آماده سازی نمونه ها تعداد و عرض حلقه ها با استفاده از میز دیجیتالی LINTAB و برنامه نرم افزاری TSAPWIN با دقت ۰۱/۰ میلی متر شمارش و اندازه گیری شد و سال وقوع سیلابها از طریق کاهش ناگهانی در روند افزایشی پهنای حلقه درخت بازسازی گردید؛ اما به منظور برآورد سطح سیلاب و تخمین دبی پالئوسیلاب ها بالاترین نقاط از بالاترین زخم ها به عنوان تخمینی برای دبی اوج در نظر گرفته شد و چهار مقطع عرضی از بستر اصلی رودخانه نقشه برداری شد تا ارتفاع سیل بر مبنای زخم های تنه درختان برآورد گردد. نتایج نشان داد که بیشترین تعداد زخم ها به ترتیب از سیلاب سال های ۱۳۸۷ با دبی پیک m۳/sec۱۳۰ و ۱۳۷۸ با دبی پیک m۳/sec۲۰۰۰ منشأ گرفته اند. علاوه بر این سیل سال ۱۹۹۹ و نیز سیل سال ۲۰۰۳ با دبی پیک m۳/sec۳۶۱ بیشترین تأثیر را در روند رشد درختان حاشیه بستر داشته اند. همچنین دو سیلاب دیگر در سال ۱۳۲۰ و ۱۳۳۶ و مربوط به قبل از تأسیس ایستگاه هیدرومتری در منطقه بازسازی شد. این سیلاب ها زخم بزرگی را با ارتفاع حد بالایی زخم به طول cm۲۷۰ از سطح زمین، بر روی ساقه درخت بر جای نهاده و سطح سیلاب از طریق این زخم به مقدار ۳۷/۴۲۷۷ مترمکعب در ثانیه برآورد گردید که بزرگ ترین دبی سیلابی رودخانه نکا در طی صد سال اخیر است و نشان می دهد که دبی های سیلابی و پیک رودخانه نکا که از طریق دندروژئومورفولوژی بازسازی شده اند بسیار بیشتر از دبی های ایستگاهی این رودخانه است.

حوضه آبریز تنگراه واقع در استان گلستان، یکی از زیر حوضه های رودخانه دوغ، به عنوان یکی از نواحی تحت خطر جریان مواد شناخته شده است. در سال های 1380 و 1381 طی یک بارش ناگهانی ، منطقه مورد نظر جریان مواد جبران ناپذیری را تجربه کرده است و خسارات جانی و مالی زیادی را محتمل شده است جهت بازسازی جریانات مواد قدیمی و اثبات وقوع این جریانات در حوضه  از روش دندروژئومورفولوژی استفاده گردید، دندروژئومورفولوژی از تغییرات بوجود آمده در ساختار و حلقه های رشد درختان برای بازسازی زمان و نحوه عملکرد فرایند های ژئومورفیک استفاده می کند.  بعد از عملیات میدانی و تعیین محدوده مطالعاتی نمونه برداری های لازم انجام شد. پس از آماده سازی نمونه ها، سطح نمونه ها با سمباده نرم صیقل داده شد و شمارش حلقه ها با میکروسکوپ اندازه گیری و ضخامت آنها پس از ترسیم روی کاغذ میلیمتری تغییر یافته، با دقت 1/0 میلی متر  اندازه گیری شد و سال وقوع جریان مواد براساس تغییرات در حلقه ها و همچنین تعداد حلقه های رشد یافته در بافت پینه ای باسازی شد. همچنین مقاطع عرضی از محدوده نمونه برداری شده گرفته شده است که نتایج حاصل از آن حاکی از آن است که بیشترین زخم های ایجاد شده ناشی از جریان مواد سال 1380 با دبی پیک 64/850 حاصل شده است. با جمع آوری پانزده نمونه برداشتی و تجزیه و تحلیل حاصل از آن مشخص گردید که آنها مربوط به جریانات مواد سال 1380 و 1381 می باشند. با توجه به بررسی های انجام گرفته روی نمونه های گردآوری شده در حوضه آبریز تنگراه و تهیه پرسشنامه جهت تعیین اطلاع از وقوع جریانات مواد رخ داده در دهه های  قبل به این نتیجه رسیدیم که در طی هفتاد سال اخیر جریانات مواد سال های نامبرده تنها سیلاب های رخ داده  از نوع جریان مواد در این منطقه هستند.

دندروژئومورفولوژی، یکی از مهم ترین تکنیک های تعیین سن فرایندهای ژئومورفولوژیک مانند حرکات دامنه ای، سیلاب، فرسایش، زلزله و دیگر فرایندهاست. روش های دندروژئومورفولوژیک مبتنی بر درک آناتومی، مورفولوژی و ساختار ریشه، ساقه و تاج درختان است. فرسایش خاک به ویژه فرسایش ناشی از توسعه گالی ها، یکی از مشکلات جدی محیطی محسوب می شود. پس از فرسایش گالی و ظاهرشدن ریشه درختان، تغییراتی در الگوی رشد حلقه ها در ریشه ایجاد می شود. با بررسی این تغییرات و اندازه گیری موقعیت ریشه نسبت به دیواره ها و بستر گالی، میزان فرسایش جانبی و بستر گالی ها محاسبه می شود. یکی از مزایای استفاده از دندروژئومورفولوژی در تخمین فرسایش گالی ها این است که امکان محاسبه میزان فرسایش سالیانه فراهم می شود. هدف این پژوهش، برآورد میزان فرسایش جانبی و بستر گالی با استفاده از تحلیل دندروژئومورفولوژیک ریشه های درختی در حوضه نیل کوه است. برای دستیابی به این هدف، تعداد 50 نمونه از ریشه درختان پهن برگ شامل انجیلی، خرمالوی وحشی، توسکا، بلوط، ممرز، ولیک و افرا را تعیین سن کرده ایم که پس از فرسایش عریان شده بودند. از این تعداد، 35 نمونه برای بررسی میزان فرسایش جانبی و 15 نمونه برای بررسی میزان فرسایش بستر گالی (عمیق شدگی) مطالعه شد. هنگام برداشت نمونه ها، اطلاعاتی مانند جهت شیب، فاصله نمونه تا دیواره جانبی و زیرین گالی و مختصات جغرافیایی نمونه ها نیز ثبت و سپس نمونه های برداشتی در شرایط طبیعی خشک و برای وضوح حلقه ها سمباده برقی زده شد. در این بررسی، ریشه های برون زد یافته طی دو سال (94-1392) نمونه برداری شدند. کمترین و بیشترین سن نمونه ها 3 و 14 سال است. پژوهش حاضر نشان می دهد میانگین میزان فرسایش سالیانه دیواره جانبی و زیرین گالی به ترتیب برابر با 053/0 و 107/0 متر است. براساس نتایج به دست آمده شیب و ارتفاع با فرسایش دیواره جانبی گالی رابطه معکوس و با فرسایش بستر گالی ارتباط مستقیم دارد.

پیشینه و هدف: میزان هدر رفت سالانه خاک در دنیا حدود 75 میلیارد تن است. در ایران هم فرسایش خاک یکی از مهم ترین مشکلات زیست محیطی است که در حوضه های آبخیز ایران میزان فرسایش خاک بین سال های 1951 تا 2002 به میزان800 درصد بیشتر شده است. کاهش قابل توجه عملکرد حوضه های آبخیز ایران به دلیل حجم زیاد فرسایش، بیانگر ضرورت روزافزون پایش و پیگیری این پدیده مخرب می باشد. دندروژئومورفولوژی تکنیکی است که در توصیف و تعیین فرایندهای ژئومورفولوژی بسیار موفق عمل کرده است. دندروژئومورفولوژی یک روش بسیار انعطاف پذیر برای ارزیابی فرسایش خاک است و به عنوان یک منبع داده برای تشخیص قابلیت اطمینان داده های به دست آمده از تکنیک های برآورد مستقیم استفاده شود.  هدف این تحقیق بررسی وضعیت فرسایش سطحی در حوضه آبخیز نچی با استفاده از تکنیک دندروژئومورفولوژی بر روی ریشه های برون زده درخت بلوط به عنوان گونه غالب منطقه می باشد. با توجه به محدود ب ودن ای ن قبیل مطالعات در ایران و وضعیت بسیار شکننده منطقه موردمطالعه و خطر پرشدن مخزن دریاچه زریوار که ازلحاظ محیط زیستی بسیار حائز اهمیت است، ضرورت دارد وضعیت فرسایش سطحی و هدر رفت خاک و انتقال رسوب موردمطالعه قرار گیرد. مواد و روش ها: برای دستیابی به اهداف پژوهش، پس از جمع آوری و تهیه اطلاعات اولیه شامل اطلاعات نوشتاری، داد ه های آماری، نقشه ها و تصاویر، پیمایش مقدماتی از منطقه انجام و سایت های نمونه برداری انتخاب شد. نمونه ها طبق برنامه تهیه شده، بر اساس وضعیت حوضه (با توجه به وضعیت کاربری حوضه موردمطالعه و جهت دامنه، واحدهای کاری موردنظر در محل های دارای ریشه برون زد یافته انتخاب شد). بر این اساس نمونه های مختلف در دو کاربری متفاوت جنگل و کشاورزی و در جهت های غربی، شرقی و جنوبی برداشت شد. قابل ذکر است که کلیه نمونه از گونه ی درختی بلوط که اکثریت مطلق در منطقه موردمطالعه است، تهیه گردید. در نهایت از بین نمونه های برداشت شده، 64 نمونه که قابلیت تحلیل آناتومی حلقه های رشد، داشتند انتخاب گردید. دیسک های برداشت شده از ریشه ها برای آشکارسازی حلقه های رویشی دیسک ها از دو روش براق سازی و برش سطوح استفاده شد. با استفاده از دستگاه سمباده، با گریدهای مختلف به تدریج صیقلی گردید تا مرز حلقه های رشد واضح شود. سپس دیسک ها در آزمایشگاه جهت تعیین اولین سال برون زد ریشه و مشخص کردن پهنای حلقه های رویشی با استفاده از دستگاه لین-تب 5 مجهز به میکروسکوپ بینوکولار و نرم افزار تخصصی گاهشناسی تی-سپ با دقت 01/0 میلی متر اندازه گیری شد. یافته ها و بحث: نتایج این پژوهش نشان داد در حوضه آبخیز نچی فرسایش سطحی خاک در کاربری کشاورزی (میانگین نرخ فرسایش 2.43 میلی متر در سال) نسبت به کاربری جنگل (میانگین نرخ فرسایش 6/0 میلی متر در سال) حدود 4 برابر است. نتایج آزمون های آماری نیز نشان داد که در حوضه موردمطالعه نوع کاربری بر میانگین نرخ فرسایش سطحی سالانه تاثیرگذار است. همچنین در این مطالعه مشخص شد که جهت های مختلف جغرافیایی بر میانگین نرخ فرسایش سطحی سالانه حوضه آبخیز نچی تاثیر گذار نیست. مقایسه مقادیر فرسایش در کاربری کشاورزی و جنگل اهمیت نقش حفاظتی و مهم پوشش های طبیعی در حفظ خاک و جلوگیری از فرسایش و هدر رفت آن را نشان می دهد. مطالعات مختلف در دنیا و ایران نشان داده است در دهه های اخیر تغییرات کاربری رشد فزاینده ای داشته است که این تغییرات، زمینه افزایش رواناب و اثرگذاری در میزان هدر رفت خاک دارد، مقایسه فرسایش در ناحیه کشاورزی با ناحیه جنگلی، نشان از نقش حفاظتی و مهم پوشش های طبیعی و جنگلی در حفظ خاک و جلوگیری از فرسایش و هدر رفت این ماده ارزشمند دارد. نتیجه گیری: نتایج این تحقیق ضرورت توجه بیشتر به مطالعات قابلیت اصلاح و تغییر کاربری اراضی در این مناطق را بیش ازپیش آشکار می کند. تغییر کاربری و اثرات منفی ناشی از دخالت انسانی، نه تنها در خود حوضه، بلکه در محل خارج از وقوع فرسایش به صورت انباشت بر روی اراضی مرغوب کشاورزی، مراتع، منابع ذخیره آب و کانال های آبیاری شده است. همچنین ایجاد آلودگی توسط رسوبات و فلزات سنگین و مواد شیمیایی همراه آن، بالاخص تهدید اکوسیستم بسیار شکننده دریاچه زریوار امروزه بیش از هر زمان دیگری مشهود است. پیشنهاد می شود در کارهای آتی برای اعتبارسنجی نرخ فرسایش به دست آمده، از یک روش دیگر موازی با این روش استفاده شود. همچنین پیشنهاد می گردد در مطالعات آتی برای بررسی دقیق تر تاثیر جهت های دامنه بر فرسایش خاک، از دامنه های شمالی نیز نمونه برداری صورت گیرد.