روش‌های مدیریت سرزمین برای کاهش تولید گردوغبار در کانون جنوب‌شرق اهواز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 نویسنده مسئول، استادیار پژوهش، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران. پست الکترونیک: abbasi.hamidreza@ymail.com

2 استاد پژوهش، بخش تحقیقات گیاه‌شناسی، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

3 استاد پژوهش، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران.

4 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات مرتع، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

5 محقق، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

6 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات جنگل، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

7 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات جنگلها و مراتع، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خوزستان، اهواز، ایران

8 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

9 دانشیار پژوهش، بخش تحقیقات بیابان، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

10 استادیار پژوهش، بخش تحقیقات صنوبر و گونه های سریع‌الرشد، مؤسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف: پدیده گردوغبار به یک مشکل فراگیر در سطح دنیا تبدیل شده است. این پدیده به‌عنوان یکی از بلایای طبیعی، استان خوزستان را به‌دلیل موقعیت جغرافیایی و هم‌جواری آن با پهنه‌های بزرگی از مناطق بیابانی بیش از سایر مناطق تحت تأثیر قرار داده است. هدف از این نوشتار، بررسی روش‌های مدیریت سرزمین برای کاهش تولید گردوغبار در کانون جنوب‌شرق اهواز با ارائه روش‌های مدیریت سرزمین برای مهار فرسایش بادی در کانون (منبع) گردوغبار جنوب‌شرق اهواز است.
مواد و روش‌ها: به‌منظور انجام این پژوهش منابع اکولوژیکی سرزمین شامل اقلیم، زمین‌شناسی، خاک و منابع اراضی، پوشش گیاهی، فرسایش بادی، وضعیت کشاورزی و دامداری با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و عملیات میدانی گسترده جمع‌آوری شد. با استفاده از روش روی‌هم‌گذاری نقشه‌ها، سطح کانون به واحدهای همگن اکولوژیکی (واحد کاری) تقسیم‌بندی و با توجه به خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک‌ها، قابلیت رویشی خاک‌ها (تثبیت بیولوژیک) بر‌اساس نیاز اکولوژیکی گونه‌های گیاهی بومی منطقه مشخص شد. نمونه‌برداری خاک در سه عمق در 106 نقطه و فرسایش‌پذیری خاک‌ها در واحدهای کاری با استفاده از تونل باد اندازه‌گیری شد و نقشه حساسیت اراضی به فرسایش بادی تهیه و مبنای اولویت‌بندی تثبیت واحدهای کاری قرار گرفت. ویژگی‌های بادهای فرساینده با استفاده از آمار ساعتی سرعت و جهت باد 21 ایستگاه هواشناسی تجزیه‌وتحلیل شد. پس از تشکیل بانک اطلاعات منابع اکولوژیکی در محیط GIS، ارزیابی توان رویشی واحدهای کاری با استفاده از خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک انجام شد. سپس برای هر واحد کاری پروژه‌های مختلف تثبیت تعریف شد.
نتایج و یافته‌ها: براساس یافته‌های این پژوهش خط‌مشی عملیات تثبیت براساس روش سیستماتیک و با توجه به نوع زیست‌بوم برنامه‌ریزی شد و پروژه‌های کنترل گردوغبار بر‌اساس نوع کاربری در هر اکوسیستم تعریف گردید. از‌نظر کاربری اراضی، سطح کانون ریزگرد، 37 درصد مراتع، 10 درصد اراضی بدون پوشش، 11 درصد تالاب‌های خشک‌شده، 24 درصد زراعت دیم و 13 درصد زراعت آبی است. در‌نهایت پروژه‌های بیولوژیکی شامل بوته‌کاری، جنگل‌کاری، درخت‌کاری حاشیه جاده‌ها، بادشکن زنده حاشیه مزارع، یا برنامه‌های مدیریتی شامل عملیات مرطوب‌سازی، آب‌شویی، قرق، مدیریت چرا، احداث بادشکن غیرزنده و تکنیک‌های ذخیره نزولات پیشنهاد شد. نتایج بررسی روند انرژی بادهای فرساینده در دهه گذشته حکایت از این دارد که تغییرات قابل‌ملاحظه‌ای وجود ندارد و علت فعال شدن کانون‌های ریزگرد به تغییرات کاربری اراضی و ویژگی‌های بارش و بروز خشک‌سالی باز می‌گردد.
نتیجه‌گیری: عدم اختصاص حقابه به اکوسیستم‌های پایین‌دست و احداث سدهای مرتفع و بندهای متعدد آبخیزداری در حوزه بالادست باعث تبدیل شدن هورها و اراضی دشت رسوبی به کانون تولید گردوغبار و شور شدن خاک سطحی دشت‌های رسوبی شده است. بازگرداندن ظرفیت سیلابی به این مناطق با احداث کانال آب‌رسانی انجام شد تا ضمن برآورده کردن نیاز آبی پروژه‌های تثبیت بیولوژیکی، امکان مرطوب‌سازی واحدهای حساس به فرسایش بادی را نیز فراهم سازد. در‌مجموع، نتایج اجرای پروژه‌های نشان داد، این روش مطالعه با رویکرد احیای اکوسیستم و تمرکز بر اراضی حساس به فرسایش بادی می‌تواند الگوی مناسبی برای تثبیت کانون‌های گردوغباری کشور باشد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Land management approaches to mitigate dust in the southeastern dust source of Ahvaz

نویسندگان [English]

  • Hamidreza Abbasi 1
  • Adel Jalili 2
  • Mohammad Khosroshahi 3
  • Mohammad Fayaz 4
  • Farhad Khaksarian 5
  • Hasham Kenshloo 6
  • Azadeh Gohardoust 5
  • Koroush Behnamfar 7
  • Mehri Dinarvand 7
  • Banahsheh Yasrbi 7
  • Seyed Jafar Seyed Akhlaghi 8
  • Fatemeh Dargahian 9
  • Samira Zandifard 8
  • Sakineh Lotfinasabasl 8
  • Samaneh Razavizadeh 8
  • Shahram Safie 9
  • Lila Zanozi 5
  • Tahereh Mogadam 8
  • Zahra saaifefar 5
  • Sara Teimouri 10
  • Yaser Gasemi 8
  • Nacim Bagheri 5
  • Fatmeh Keneshloo 5
  • Maryam Naimei 8
  • Hossin Arami 7
  • Sajad Alimahmoodi Sarab 7
1 Corresponding Author, Assistant Prof., Desert Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran. Email: abbasi.hamidreza@ymail.com
2 Prof., Botany Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
3 Prof., Desert Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
4 Assistant Prof., Rangeland Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
5 Researcher, Desert Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
6 Assistant Prof., Forest Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
7 Assistant Prof., Forests and Ranges Research Department, Agriculture and Natural Resources Research and Training Center of Khuzestan Province, Ahvaz, Iran
8 Assistant Prof., Desert Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
9 Associate Prof., Desert Research Department, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
10 Assistant Prof., Department of Poplar and Fast-Growing Trees, Research Institute of Forests and Rangelands, Agricultural Research Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran.
چکیده [English]

Background and objectives: The phenomenon of dust storms has become a global environmental challenge. As a natural disaster, it has significantly affected Khuzestan province due to its geographical location and proximity to vast desert areas. This study aims to examine land management strategies to mitigate dust production in the southeastern dust source of Ahvaz by implementing effective land management techniques to control wind erosion in this region.
Methodology: To conduct this research, ecological land resources—including climate, geology, soil properties, land use, vegetation cover, wind erosion, and agricultural and livestock conditions were analyzed using satellite imagery and extensive field surveys. By overlaying maps, the dust source area was classified into ecologically homogeneous units (work units). Based on the physical and chemical properties of the soil, the vegetative potential for biological stabilization was determined according to the ecological requirements of native plant species. Soil samples were collected from 106 points at three depths, and soil erodibility was assessed using a wind tunnel. A wind erosion sensitivity map was then generated to prioritize the stabilization of work units. The characteristics of erosive winds were analyzed using hourly wind speed and direction data from 21 meteorological stations. After creating a database of ecological resources in a GIS environment, the vegetative potential of the work units was evaluated using soil properties. Subsequently, specific stabilization projects were proposed for each work unit.
Results: The findings of this study indicate that the stabilization strategy was planned systematically, considering the ecosystem type, and dust control projects were designed based on land use classifications. The land use distribution of the dust source area includes 37% rangelands, 10% bare lands, 11% dried wetlands, 24% rainfed agriculture, and 13% irrigated agriculture. The proposed projects included biological measures such as shrub planting, afforestation, roadside tree planting, and living windbreaks along farm edges, as well as management strategies such as soil moistening, leaching, irrigation, grazing control, construction of non-living windbreaks, and rainwater harvesting techniques. Analysis of the energy trend of erosive winds over the past decade revealed no significant changes. Instead, the activation of dust sources was attributed to land use changes, precipitation patterns, and drought occurrences.
Conclusion: The lack of water allocation to downstream ecosystems, combined with the construction of large dams and multiple watershed management structures in upstream areas, has led to the transformation of wetlands and sedimentary plains into major dust sources and has contributed to surface soil salinization. Restoring flood capacity in these areas was achieved through the construction of water supply channels to meet the water demands of biological stabilization projects and facilitate the moistening of wind erosion-sensitive units. Overall, the implementation of these projects demonstrated that this ecosystem restoration-based approach, with a focus on wind erosion-prone lands, can serve as an effective model for stabilizing the country’s dust source areas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Dust mitigation
  • Wind erosion control
  • Rehabiliation ecosystem
  • Erodobility
-Abadi, A.R.S., Hamzeh, N.H., Chel Gee Ooi, M., Kong, S.S.-K. and Opp, C., 2022. Investigation of two severe shamal dust storms and the highest dust frequencies in the south and southwest of Iran. Atmosphere, 13: 1990.
-Abbasi, H.R., 2023. Monitoring of sand and dust storms sources in Iran. Technical Report. Research Institute of Forests and Ranglands Iran, 1215p (In Persian).
-Abbasi, H.R., 2021. Determining the physical and chemical properties of the dust centers of Khuzestan. final report of the project of Forestry and Rangeland Research Institute, 85p (In Persian).
-Abbasi, H.R., 2019. Physico-chmecial propertis of soils in khuzestan dust sources. Technical Report, Research Institute of Forests and Ranglands Iran, 85p (In Persian).
-Abbasi, H.R., 2017. Planning for dust stabilization. Iran Nature, 2(3): 12-17 (In Persian).
-Abbasi, H.R., Opp, C., Groll, M., Gohardoust, A. and Rohipour H., 2021. Wind regime and aeolian sand transport in Khuzestan Sand Sea. Aeolian research Journal, 53: 100746.
-Azhdari, A., 2015. Recognized Dust Sources in Khuzestan Province. Ministry of Industry. Mine and Trade Geological Survey of Iran South West Regional Center, 63p.
-Dargahian, F., LotfinasabAsl, S., Khosroshahi, M. and Gohardoust, A., 2017. Determining the share of internal and external resources of dust in Khuzestan province'. Iran Nature, 2(5): 36-41. https://doi.org/10.22092/irn.2017.113621 (In Persian).
-Dinarvand, M. and Jamzad, Z., 2020. Plant diversity of Khuzestan and dust sources in the southwest of Iran. with a checklist of vascular plants. Phytotaxa, 434(3): 219-254.
-Ervin, R.T. and Lee. J.A., 1994. Impact of conservation practices on airborne dust in the southern high plains of Texas. J. Soil Water Conserv, 49: 430-437.
-Foroushani, M.A., Opp, C.H. and Groll, M., 2021. Investigation of Aeolian dust deposition rates in different climate zones of Southwestern Iran. Atmosphere, 12: 229.
-GhasemiArian, Y. and Yari, A. R., 2022. The role, importance and economic value of vegetation cover in sand dune and dust controlling. 4darkht Publication, 86p.
-HeidarianPeyman, A., Azhdari, M.J., Darvishi Khatooni, J. and Fathtabar Firoozjaei, S., 2018. Integrating Remote Sensing, GIS, and Sedimentology Techniques for Identifying Dust Storm Sources: A Case Study in Khuzestan, Iran. Journal of the Indian Society of Remote Sensing, 46(7): 1113-1124. https://doi.org/10.1007/s12524-018-0774-2.
-Hennen, M., 2017. Identifying Mineral Dust Emission Sources in the Middle East Using Remote Sensing Techniques, Reading university.
-Jafari, M., 2004. Reclamation of Aridlands. University of Tehran Press, 248 p.
-Jalili, A., 2020. Do's and don'ts in desert ecosystems and selecting the proper management strategy. Iran Nature, 5(2): 3-3. https://doi.org/10.22092/irn.2020.121625 (In Persian).
-Kenshlo, H., 2019. Investigating the vegetation cover of dust centers in Khuzestan, the comprehensive plan of dust control studies in Khuzestan, vegetation section. Research Institute of Forestry and Rangeland, 64p (In Persian).
-Khosroshahi, M., Jalili, A., Lotfi Nasab, S., Dargahian, F., saieedifar, Z., Gohardoust, A., Zandifar, S., Razavizadeh, S., Teimouri, S., Banedjschafie, S., Shahbazi, K.H., Abbasi, H.M. and Naeimi. M., 2021. Evaluation of runoff production due to rainfall in dust source of Khuzestan province. Iranian Journal of Forest and Range Protection Research, 19(1): 1-18.
-Lei, D. E., Shangguan. Z.P. and Rui. L.I., 2012. Effects of the grain-for-green program on soil erosion in China. International Journal of Sediment Research, 27: 120-127.
-Lotfinasabasl, S., 2020. Investigation and study of groundwater quality in Zohreh-Jarrahi watershed. final report of research project of Forests and Rangelands Research Institute, 143p (In Persian).
-Lotfinasabasl, S., Khosroshahi. M., Gohardoost. M., Khaksarian. F. and Abbasi, H.R., 2020. Assessment of Koopal River Fl ow and the Runoff Potential Estimation of Southeast Dust Source of Ahwaz. Journal of Watershed Management Research, 22(11): 43-57.
-Marchildon, G.P., Kulshreshtha. S., Wheaton, E. and Sauchyn, D., 2008. Drought and institutional adaptation in the Great Plains of Alberta and Saskatchewan, 1914–1939. Natural Hazards, 45: 391-411.
-Makdoum, M., 2008. Land Use Planing, Tehran University, 192p.
-McLeman, R.A., Dupre, J., Ford, L.B., Ford, J., Gajewski, K. and Marchildon, G., 2014. What we learned from the Dust Bowl: Lessons in science, policy, and adaptation. Population and Environment, 35: 417-440.
-Middleton, N. and Kang, U., 2017. Sand and Dust Storms: Impact Mitigation, Sustainability. UNEP, .9(6): 1053.
-Rahmani, A., Behnamfar, K., Noor Alizade, H., Rajaei, A. H., Keneshlou, H. and Fayyaz M., 2021. Programs, measures and projects implemented to stabilize Khuzestan dust sources after the crisis in 2016. Iran Nature, 6(3): 101-122 (In Persian).
-Seyed Akhlagi, S.J. and Banj shafie, S.h., 2020. Investigating the socio-economic issues of dust sources in Khuzestan/Iran. Research Institute Forests and Ranglands, Technical Report, 164p (In Persian).
-Sobels, J., Curtis. A. and Lockie, S., 2001. The role of Landcare group networks in rural Australia: Exploring the contribution of social capital. Journal of Rural Studies, 17: 265-276
-Taherzadeh, M.H., 1995. Detailed soil studies of Ahvaz Agricultural Research Station. Soil and Water Research Institute, (969): 78.
-Tan, M. and Li, X., 2015. Does the Green Great Wall effectively decrease dust storm intensity in China? A study based on NOAA NDVI and weather station data. Land Use Policy, 43: 42-47.
-Wang, W., Samat, A., Ge, Y., Ma, L., Tuheti, A., Zou, S. and Abuduwaili, J., 2020. Quantitative Soil Wind Erosion Potential Mapping for Central Asia Using the Google Earth Engine Platform. Remote Sens, 12: 3430.
-Wang, X., Zhang, C., Hasi, E. and Dong, Z., 2010. Has the Three Norths Forest Shelterbelt Program solved the desertification and dust storm problems in arid and semiarid China? Journal of Arid Environments, 74: 13-22.
-WHO. Air quality guidelines for particulate matter, ozone, nitrogen dioxide and sulfur dioxide, Global update 2005, summary of risk assessment, WHO/SDE/PHE/OEH/06.02.
-Worster, D., 2004. Dust Bowl: The Southern Plains in the 1930s. Oxford University Press, Oxford.UK. ISBN 978-01-951-7488-5.
-Xu, J., Xiao, Y., Xie, G., Wang, Y. and Jiang, Y., 2019. Computing payments for wind erosion prevention service incorporating ecosystem services flow and regional disparity in Yanchi County. Science of The Total Environment, 674: 563-579.
-Yasrebi, B., Abbasi, H., Behnamfar, K. and Dinarvand, M., 2022. Land use/ Land Cover Dynamic Modeling Using RS and GIS with Emphasis on Maximum Likelihood Rule and Transition Matrix. Ecopersia, 10 (3): 191-202.
-Zandifar, S., 2020. Study of geology and geomorphology of Khuzestan province, Scientific Report. Research Institute of Forests and Rangelands (RIFR), 90p (In Persian).